人教版物理九年级上第十八章第四节综合同步练习——焦耳定律（3）

人教版物理九年级上第十八章第四节综合同步练习——焦耳定律（3）
一、单选题
1．（2021九上·凤山期末）电炉丝通电后热得发红，而跟电炉丝连接的铜导线却不怎么热，这是因为（　　）
A．通过电炉丝的电流比通过铜导线的电流大
B．铜导线的电阻小，因而产生的热量少，而电炉丝电阻大，产生的热量多
C．铜导线有绝缘层，所以不怎么热
D．铜导线比电炉传热快，所以不容易热
2．（2021九上·林甸期末）如图，是小聪设计的探究“电流热效应与什么因素有关”实物电路，其中两个完全相同的烧瓶内分别装有质量相等初温相同的煤油，电阻丝R1＞R2.下列说法中不正确的是（　　）
A．该装置即可探究电流热效应与电阻的关系，又可探究与电流的关系
B．实验中，采用了电阻丝产生热量多少转换为温度计示数的高低
C．闭合开关后，装R1电阻丝的烧瓶中温度计示数上升较快
D．只需将某一个烧瓶中的煤油换成等质量的水，便可探究煤油和水的吸热能力
3．（2021九上·肇源期末）甲图是小灯泡L和电阻R的I-U图象。将小灯泡L和电阻R接入乙图所示电路中，只闭合开关S1时，小灯泡L的实际功率为1W，下列说法正确的是（　　）
A．只闭合开关S1时，小灯泡L的电阻为40Ω
B．再闭合开关S2时，电流表示数增加0.2A
C．再闭合开关S2时，电路总功率为1.0W
D．再闭合开关S2后，在1min内电阻R产生的热量为2.4J
4．（2021九上·香坊期中）甲、乙两段导体通电时间相同，甲的电阻是乙的3倍，甲、乙产生的热量之比是4：3，则通过甲、乙两导体的电流之比是（　　）
A．4：9 B．2：3 C．9：2 D．3：2
5．（2021九下·福田开学考）如图甲所示，粗细均匀的电阻丝AB（AB的阻值不随温度变化）通过滑片P连入电路，小灯泡的额定电压为6V．闭合开关S后，滑片P从最左端A滑到最右端B的过程中，小灯泡的I﹣U图象如图乙所示。下列计算结果正确的是（　　）
A．电源电压为9V
B．小灯泡的额定功率为3W
C．电阻丝AB的最大电阻为3Ω
D．滑片P滑至A端时，1min内电阻丝AB产生的热量为135J
6．（2020九上·和平期末）两定值电阻甲、乙中的电流与电压关系如图所示，现将甲和乙并联后接在电压为6 V的电源两端，下列说法不正确的是（　　）
A．甲和乙的热量之比为2：1
B．甲消耗的电功率为3.6 W
C．乙在1min消耗的电能为216 J
D．整个电路消耗的电功率为10.8 W
7．（2020九上·高邑期末）下列关于电功、电能、电功率和焦耳定律的说法中正确的是（　　）
A．电功率越大，电流做功越快，电路中产生的焦耳热一定越多
B．电能W=UIt和焦耳热Q=I2Rt，前者适用于任何电路，后者只适用于纯电阻电路
C．kW和kW·h都是电功的单位
D．电流做功越多，电能转化为其他形式的能量就越多
8．（2020九上·增城期末）在探究“电流通过导体产生热量的多少跟什么因素有关”的实验中，三个透明容器中密封着等量的空气，容器内的电阻连接情况如图所示，通电后，观察U形管中液面高度的变化。则（　　）
A．甲、乙、丙三个容器内的导体，电流相等
B．通电一段时间后，U形管中液面高度变化最大的是乙
C．要探究电流产生的热量与电阻的关系，需观察甲、丙两个U形管中液面高度的变化
D．要探究电流产生的热量与电流的关系，需观察甲、乙两个U形管中液面高度的变化
9．（2020九上·肥东期末）当一个电阻的阻值为R时，将它接在电路中通电一段时间，产生的热量为Q。如果要使它产生的热量为4Q，下列办法中可行的是（　　）
A．将电压变为原来4倍，通电时间不变
B．将电阻变为原来2倍，通电时间变为原来
C．将电阻变为原来 ，通电时间变为原来2倍
D．将电压变为原来 ，电阻变为原来2倍
二、填空题
10．（2022九上·信都期末）如图所示，灯泡L上标有“6V
6W”字样（不计灯丝电阻的变化）电源电压6V且保持不变，定值电阻R=4Ω。只闭合开关S1和S3，电阻R在100s产生的热量是　 　J；电路在工作状态下整个电路消耗的最小功率是　 　W。
11．（2021九上·天河期末）如图，把金属成分的包装纸亮面朝外卷起成中间细的条状，将其A和B两端分别与干电池的正负极连接，一会儿看到它燃烧起来，其上电流方向　 　，其上电荷定向移动方向　 　（选填“从A到B”“从B到A”或“无法确定”），燃烧原因可用电流的　 　效应解释。
12．（2021九上·陆川期中）已知定值电阻R1∶R2 =3∶4，若把它们并联在同一电路中，通电后，它们的电流之比I1∶I2=　 　；若把它们串联在同一电路中，通电5分钟，R1、R2产生的热量之比Q1∶Q2=　 　。
13．（2020九上·高邑期末）如图甲所示，滑动变阻器 最大阻值是40Ω.闭合开关，移动滑动变阻器，其功率P与阻值R 的图像如图乙所示，则电源电压为　 　V.当滑片滑至最右端时，通电10s，电流通过R1产生的热量是　 　J.
三、实验探究题
14．（2021九上·高要期末）在做“电流通过导体时产生的热量与什么因素有关”的实验中，小明采用了图甲所示的实验装置，两个透明的容器中密闭了等量的空气，U形管中液面变化反映了密闭空气温度的变化；
（1）在相同的时间内，可通过观察U形管中液面高度差的变化来比较电流通过电热丝产生的热量多少，用到的物理研究方法是　 　；
（2）若甲图通电时间相同，发现B玻璃管内液面上升较高，这表明：在电流和通电时间相同的情况下，导体的　 　越大，产生的热量越多；
（3）小明采用了如图乙所示的实验装置，通电相同时间，发现A玻璃管液面上升较高，这表明：在电阻和通电时间相同的情况下，通过导体的　 　越大，产生的热量越多；
（4）小明想改装此实验装置用来“比较水和煤油的吸热能力”（如图丙），他将烧瓶A中装入煤油，烧瓶B中装入与A　 　（选填“质量”“体积”）相等的水，并将选取阻值　 　（选填“相同”“不同”）电热丝串联，目的是要保证A、B瓶中的电阻丝产生的　 　相同；
（5）在实验过程中加热一段时间后，观察温度计的示数的变化，温度变化越　 　的，物质吸热能力越强。
四、计算题
15．（2021九上·肇源期末）图甲是具有高温、低温两挡的电热饭盒，电阻R1=200Ω，简化电路如图乙所示，R1、R2均是发热电阻，且R2的阻值是R1的4倍。求：
（1）高温档功率是多少？
（2）高温挡加热10min，不计热量损失，可以将2kg饭菜升高的温度是多少？[饭菜的比热容 取 3×103J/（kg·℃）]
（3）如果低温挡工作时的实际功率是40W，则实际电压是多少？
16．（2019九上·荔湾期末）如图甲为小亮家新买的电煲锅，它有加热和保温两种功能，图乙是其简化电路，已知电源电压为 U=220V，R1=55Ω，R2=220Ω，c 米饭=4×103J/（kg·℃），请你综合应用所学知识解决下列问题：
（1）当 S 接 b 时，电煲锅处于　 　状态（选填“加热”或“保温”）
（2）若电煲锅内装有 1kg 米饭，从 12℃ 加热到 100℃，米饭吸收热量多少 J？
（3）若电煲锅的热效率为 80%，加热 1kg 米饭（从12℃ 加热到 100℃），电煲锅消耗的电能是多少 J？
（4）电煲锅的加热功率是多少
W？
（5）若电煲锅的热效率为 80%，加热 1kg 米饭(从甲12℃ 加热到 100℃)，需要时间多少 s？
17．如图所示，电源电压为12V且保持不变，小灯泡L的规格为“6V 3W”，滑动变阻器的最大阻值为12Ω，电流表的量程为0﹣3A．
（1）当开关S1、S2都断开时，小灯泡L恰能正常发光，R1的阻值为多大？在10min内电流通过R1所产生的热量是多少？
（2）当开关S1、S2均闭合时，要使电流表安全使用，变阻器接入电路的阻值不得小于多少？R2消耗的最大电功率是多少？
18．（2019九下·万州月考）图甲是芳芳家某型号电热加湿器的原理图，下表为其部分技术参数。R1、R2为发热电阻，不考虑温度对电阻的影响，且R2=3R1，S为旋转型开关，1、2、3、4为触点，通过旋转开关S可实现“关”“低档”“高档”之间的切换（低档为小功率加热，高档为大功率加热）。
（1）求加湿器处于低挡位置时的发热功率；
（2）某次使用加温器工作时，加湿器注水仓中加注冷水已达到最大注水量。如图乙所示是该次使用加湿器工作30min的图象，请计算加湿器在高档正常工作时消耗的电能。如果电阻R1在此次高档加热时产生的热量全部被水吸收，可以使注水仓中冷水的温度升高多少℃？〔计算结果保留整数，水的比热容为4.2×103J/（kg ℃））
（3）一天，芳芳断开家中其他所有用电器，只接通加湿器在低挡加热，发现家中如图丙所示的电能表的转盘在5min内转了27圈，求此时电阻R2的实际加热功率是多少？
答案解析部分
1．【答案】B
【知识点】焦耳定律
【解析】【解答】根据题意，电炉的电阻丝和连接的铜导线是串联的，通过它们的电流是相等的，而电炉丝电阻要比铜导线的电阻大得多，根据焦耳定律Q=I2Rt，因此在相等的时间内电炉丝放出的热量比铜导线大得多。ACD不符合题意，B符合题意。
故答案为：B。
【分析】电炉丝和连接的导线串联在电路中，通过它们的电流相等，它们的通电时间相同，而电炉丝的电阻比导线的电阻大，根据焦耳定律分析判断。
2．【答案】D
【知识点】焦耳定律
【解析】【解答】A．该装置中两电阻丝串联，且电阻丝R1＞R2.，通过两电阻丝的电流相等，通电时间也相同，所以，即可探究电流热效应与电阻的关系；若将其中任一电阻丝作为研究对象，通过变阻可改变电路的电流大小，控制通电时间相同，则又可探究与电流的关系，A正确，不符合题意；
B．根据转换法，实验中，采用了电阻丝产生热量多少转换为温度计示数的高低，B正确，不符合题意；
C．电阻丝R1＞R2.，通过两电阻丝的电流相等，通电时间也相同，由Q=I2Rt知道，闭合开关后，装R1 电阻丝的烧瓶中温度计示数上升较快，C正确，不符合题意；
D．因电阻丝R1＞R2.，由Q=I2Rt知道，在相同时间内两电阻丝吸热不同，所以，无法探究煤油和水的吸热能力，D错误，符合题意。
故答案为：D。
【分析】电阻丝产生的热量不易直接观察，但可使等质量初温相同的煤油吸收热量，根据Q=cm△t，煤油温度升高越高表示电热丝产生的热量越多，采用了转换法；由焦耳定律Q=I2Rt可知，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，研究与其中一个因素的关系时，要控制另外两个因素不变，结合串联电路电流的规律分析。
我们使用相同的热源通过加热时间的长短来比较吸热多少，这种方法叫转化法。
比较物质吸热能力的2种方法：
①使相同质量的不同物质升高相同的温度，比较吸收的热量（即比较加热时间），吸收热量多的吸热能力强；
②使相同质量的不同物质吸收相同的热量（即加热相同的时间），比较温度的变化，温度变化小的吸热能力强。
3．【答案】B
【知识点】欧姆定律及其应用；电功率的计算；电功与热量的综合计算
【解析】【解答】A．只闭合S1时，电路为小灯泡L的简单电路，L的实际功率为1W，根据P=UI可知，在甲图L的图线上找符合U、I乘积为1W的坐标，则有UL=2V，IL=0.5A
小灯泡L的电阻
A不符合题意；
B．由A选项得电源电压U=UL=2V
再闭合S2后，此时R、L并联接入电路，电流表测干路中的电流，L两端的电压为2V，通过L的电流不变，R两端的电压为2V，在甲图中找出R此时对应电流为0.2A，则电流表示数增大0.2A，B符合题意；
C．电源电压为2V，R的电流为IR=0.2A，L的电流为IL=0.5A，电路中总电流为I=IR+IL=0.2A+0.5A=0.7A
则电路总功率P=UI=2V×0.7A=1.4W
C不符合题意；
D．再闭合S2时，电阻R的电压为2V，电流为0.2A，通电1min产生热量Q=W=UIt=2V×0.2A×60s=24J
D不符合题意。
故答案为：B。
【分析】根据灯泡的电功率和电压-电流图像，判断大于的大小；利用电压和电流的比值计算电阻；根据并联电路干路电流和支路电流规律，计算总电流大小；根据电压和电流的乘积计算电功率；利用电压、电流和时间的乘积，计算产生的电热多少。
4．【答案】B
【知识点】焦耳定律的应用
【解析】【解答】由题知，甲、乙两段导体通电时间相同，甲的电阻是乙的3倍，即R甲=3R乙，甲、乙产生的热量之比是4：3，即3Q甲=4Q乙，由Q=I2Rt知3I甲2R甲t=4I乙2R乙t
即3I甲2×3R乙t=4I乙2R乙t
所以9I甲2=4I乙2
解得
故答案为：B。
【分析】根据电流、电阻和时间，可以接受电流产生的热量。
5．【答案】D
【知识点】欧姆定律及其应用；电路的动态分析；额定功率；焦耳定律的应用
【解析】【解答】AB、由图甲可知，当滑片位于B端时，电路为L的简单电路，此时电路中的电流最大，
由图乙可知，通过灯泡的电流为1A，灯泡两端的电压为6V，即电源的电压U=6V，故A错误；
灯泡的额定功率PL=ULIL=6V×1A=6W，故B错误；
C、当滑片P在最左端A时，电阻丝AB完全接入电路中，电路中的电流最小，由图乙可知，通过小灯泡的电流为I=0.5A，灯泡两端电压UL′=1.5V，因串联电路中总电压等于各分电压之和，
所以，电阻丝AB两端电压：UAB=U-UL′=6V-1.5V=4.5V，因串联电路中各处的电流相等，
所以，由可得，电阻丝AB的阻值：RAB==9Ω，故C错误，
1min内电阻丝产生的热量Q=UABIt=4.5V×0.5A×60s=135J，故D正确．
故答案为：D
【分析】 （1）由图甲可知，当滑片位于B端时，电路为L的简单电路，此时电路中的电流最大，根据图乙可知通过灯泡的电流以及两端的电压即为电源的电压，根据P=UI求出灯泡的额定功率；
（2）滑片P在最左端A时，电阻丝AB完全接入电路中，电路中的电流最小，根据图乙读出灯泡两端的电压和通过的电流，根据串联电路的电压特点求出AB两端的电压，根据串联电路的电流特点和欧姆定律求出电阻丝AB的阻值，根据Q=UIt求出电阻丝产生的热量．
6．【答案】B
【知识点】欧姆定律及其应用；电功的计算；电功率的计算；焦耳定律的应用
【解析】【解答】A．由图可知，甲的电阻为
乙的电阻为
甲和乙的热量之比为
A正确，不符合题意；
B．甲消耗的电功率为
B错误，符合题意；
C．乙消耗的电功率为
乙在1min消耗的电能为
C正确，不符合题意；
D．整个电路消耗的电功率为
D正确，不符合题意。
故答案为：B。
【分析】根据电压和电流可以计算电阻大小；利用电压、电阻和时间，可以计算电流产生的热量；根据电压和电阻，可以计算用电器的电功率，结合时间可以计算消耗的电能。
7．【答案】D
【知识点】电功及电功的实质；电功率；焦耳定律
【解析】【解答】A．电功率越大，表示电流做功越快，但是电路中产生的焦耳热量的多少还与做功的时间的长短有关，A不符合题意；
B．公式W=UIt是计算电路的总功的大小，适用于任何的电路；焦耳定律Q=I2Rt适用于任何电路中的焦耳热量的计算，B不符合题意；
C．kW是功率的单位，kW·h都是电功的单位，C不符合题意；
D．电流做功的过程，是电能转化为其他形式能量的过程，所以，电流做功越多，电能转化为其他形式的能就越多，D符合题意。
故答案为：D。
【分析】电功是表示电流做功的多少，电功率是表示电流做功的快慢，焦耳定律是表示电流产生的热量的多少。
8．【答案】B
【知识点】焦耳定律
【解析】【解答】A．丙容器中两电阻并联后再与甲、乙两容器中的电阻串联接入电路，根据串联电路和并联电路电流的规律可知通过甲、乙两容器中的电阻的电流相同，都大于通过丙容器中的电阻的电流，A不符合题意；
B．甲、乙装置中，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，左边甲容器中的电阻小于右边乙容器中的电阻，由Q=I2Rt可知，右边乙容器中的电阻产生的热量多，温度升得较快；甲、丙装置中，丙装置并联一个相同阻值的电阻，再将容器中的电阻丝串联起来接到电源两端，通过他们的电阻与通电时间t相同，左边甲容器中的电流大于右边丙容器中的电流，由Q=I2Rt可知，甲容器中的电阻产生的热量多，温度升得较快；所以通电一段时间后，U形管中液面升高的高度最高的是乙，B符合题意；
C．通过甲容器中的电阻与乙容器中的电阻的电流相同，两容器中的电阻不同，要探究电流产生的热量与电阻的关系，需观察甲、乙两个U形管中液面高度的变化，C不符合题意；
D．甲容器中的电阻与丙容器中的电阻相同，电流不同，要探究电流产生的热量与电流的关系，需观察甲、丙两个U形管中液面高度的变化，D不符合题意。
故答案为：B。
【分析】利用控制变量法和转换法探究电流产生热量多少和各影响因素之间的关系。
9．【答案】C
【知识点】焦耳定律的应用；电功与热量的综合计算
【解析】【解答】A．据 知，当通电时间和电阻不变，电压变为原来的4倍，则产生的热量为原来的16倍，A不符合题意；
B．据 知，当电压不变，电阻变为原来的2倍，通电时间变为原来的 ，则产生的热量为原来的 ，B不符合题意；
C．据 知，当电压不变，电阻变为原来的 ，通电时间变为原来的2倍，则产生的热量为原来的4倍，C符合题意；
D．据 知，当通电时间不变，电压变为原来的 ，电阻变为原来的2倍，则产生的热量为原来的 ，D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】当电路中的电阻改变时，电流同样改变，根据电流产生热量的影响因素，判断电阻的变化。
10．【答案】900；3.6
【知识点】电功与热量的综合计算
【解析】【解答】由P=UI
可得，
由
可得，灯泡L的电阻值
只闭合S1和S3，电阻R与灯泡并联，电阻R两端的电压为电源电压6V，电阻R在100s产生的热量
闭合开关S2，断开开关S1、S3，电阻R和灯泡L串联，使其接入电路的阻值最大，则整个电路消耗的电功率最小；最小电功率为
【分析】根据公式P=UI、及，可求出产生的热量；根据，可求出最小功率。
11．【答案】从A到B；从B到A；热
【知识点】电流的方向；电流的热效应
【解析】【解答】在电源的外部，电流的方向是从正极经用电器流向负极，通过包装纸的电流方向是从A到B，金属是靠自由电子导电的，电流的方向与电子移动方向相反，其上电荷定向移动方向是从B到A。
金属成分的包装纸搭在干电池的正负极上，形成了电源短路，通过电路的电流过大，电流通过导体会产生大量的热量，温度升高，达到包装纸的着火点，使包装纸燃烧起来，利用电流的热效应。
【分析】电池中电流方向从正极流出，经过用电器流回负极；导线中的电流方向和电子的定向移动方向相反；电流通过导体产生热量，是电流的热效应。
12．【答案】4∶3；3∶4
【知识点】欧姆定律及其应用；焦耳定律的应用
【解析】【解答】因并联电路中各支路两端的电压相等，所以，两电阻并联时通过的电流之比
由于串联电路中各处的电流相等，所以，通电5分钟R1、R2产生的热量之比
【分析】根据，确定电流之比；根据，确定电阻之比。
13．【答案】12；8
【知识点】欧姆定律及其应用；电路的动态分析；焦耳定律的应用
【解析】【解答】由乙图可知，当滑动变阻器的电阻 时，滑动变阻器的功率是 ，由 得，滑动变阻器两端的电压是：
由欧姆定律得，此时流过滑动变阻器的电流是：
由甲图可知，两电阻串联，所以流过 的电流是：
由串联电路电压的规律可知，电源电压是： ①
由乙图可知，当滑动变阻器的电阻 时，滑动变阻器的功率是 ，由 得，滑动变阻器两端的电压是：
由欧姆定律得，此时流过滑动变阻器的电流是：
由甲图可知，两电阻串联，所以流过 的电流是：
由串联电路电压的规律可知，电源电压是： ②
由①②解得， ， ；即电源电压是12V；
当滑片滑至最右端时，滑动变阻器的阻值最大，为 ；由[1]的分析可知，当滑动变阻器的阻值等于 时，流过 的电流是 ；通电10s，电流通过R1产生的热量是：
【分析】理清元件的连接方式，当滑片P滑至最右端时，由图象可知滑动变阻器消耗的电功率，由P=I2R可得电路中电流，由串联电路的规律及欧姆定律得出电源电压表达式；当变阻器连入电路的电阻为R2中=20Ω，由图象可知滑动变阻器消耗的电功率P2=1.8W，同理求出电路中电流大小，由串联电路的规律及欧姆定律得出电源电压表式，根据电源电压不变列方程求出电源电压U和R1大小；当滑片滑至最右端时，已知电流大小，由Q=I2Rt求出通电10s电流通过R1产生的热量。
14．【答案】（1）转换法
（2）电阻
（3）电流
（4）质量；相同；热量
（5）小
【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，但液体温度的变化可以通过观察两个U形管中液面高度差的变化来反映，这种研究方法叫转换法。
（2）如图甲，两个电阻串联在电路中，电流相同，通电时间相同，B玻璃管内液面上升较高，说明右侧容器内电阻产生的热量较多，右侧容器内电阻较大，可以得到在电流和通电时间相同时，电阻越大产生的热量越多。
（3）图乙中，右侧两个电阻并联后再与左侧的电阻串联，由串并联电路电流的规律可知通过左侧容器内电阻的电流较大，A玻璃管液面上升较高，说明左侧容器内电阻产生的热量较多，这表明：在电阻和通电时间相同的情况下，通过导体的电流越大，产生的热量越多。
（4）探究“比较水和煤油的吸热能力”的实验时，需要控制液体的质量相同，用相同的加热器加热，则应将B烧瓶中的煤油换成质量相等的水，并使AB两烧瓶中电阻丝的阻值相同，两个电阻丝串联，加热时间相同时，产生的热量相同。
（5）在实验过程中用相同的加热器加热，加热时间相同是为了使水和煤油吸收相同的热量，加热相同一段时间后，观察温度计的示数的变化，温度变化越小的，物质吸热能力强。
【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）电流产生的热量跟电流大小、电阻大小、通电时间有关，根据控制变量法分析。
（4）比较物质吸热能力的2种方法：
①使相同质量的不同物质升高相同的温度，比较吸收的热量（即比较加热时间），吸收热量多的吸热能力强；
②使相同质量的不同物质吸收相同的热量（即加热相同的时间），比较温度的变化，温度变化小的吸热能力强。
15．【答案】（1）解：当开关接2时，电热饭盒处于高温挡，此时电路中只接入R1，由公式P=UI变形可得，所以高温挡功率为
答：高温档功率是242W；
（2）解：高温挡加热10min产生的热量为Q=W=Pt=242W×10×60s=1.452×105J
由Q=cmt变形可得，所以可以将2kg饭菜升高的温度
答：可以将2kg饭菜升高的温度是24.2℃；
（3）解：当开关接1时，电热饭盒处于低温挡，此时R1和R2串联，由题意可知，R2的电阻为R2=4R1=4×200Ω=800Ω
由公式变形得，所以，当低温挡工作时的实际功率是40W时，实际电压为
答：如果低温挡工作时的实际功率是40W，则实际电压是200V。
【知识点】热量的计算；电功率的计算；焦耳定律的应用
【解析】【分析】（1）根据电压和用电器的电阻，可以计算的电功率的大小；
（2）根据电功率和时间的乘积，计算电流产生的热量；利用热量和物体的比热容、质量的比值，计算温度差；
（3）根据用电器的实际电功率和电阻，可以计算实际电压的大小。
16．【答案】（1）保温
（2）米饭吸收的热量：Q吸=cm（t-t0）=4×103J/（kg ℃）×1kg×（100℃-12℃）=3.52×105J；
（3）由η=可得，电煲锅消耗的电能：W===4.4×105J；
（4）当S接a时，电煲锅处于加热状态，则电煲锅的加热功率：
P===880W；
（5）由P=可得，需要的加热时间：t′===500s。
【知识点】电功与热量的综合计算
【解析】【解答】（1）当S接b时，R1与R2串联，电路的总电阻最大，根据P=可知，电路的总电功率最小，电煲锅处于保温状态；
【分析】（1）当S接b时，R1与R2串联，电路的总电阻最大，根据P=可知，电压一定时，电路的电功率最小；
（2）已知米饭的质量和比热容以及初温、末温，根据Q吸=cm（t-t0）求出吸热的热量；
（3）已知电煲锅的热效率，根据η=求出消耗的电能；
（4）当S接a时，电路为R1的简单电路，电路的总电阻最小，电路的总功率最大，则电煲锅处于加热状态，根据P=求出电煲锅的加热功率；
（5）根据P=求出需要的加热时间。
17．【答案】解：（1）当开关S1、S2都断开时，电路为R1与L串联；小灯泡L恰能正常发光，则说明灯泡两端电压为额定电压6V，电路中电流为：I==0.5A；R1两端电压为：U1=U﹣UL=12V﹣6V=6V；R1阻值为：R1==12Ω；则R1所产生的热量为：Q1=I2R1t=（0.5A）2×12Ω×10×60s=1800J；（2）当开关S1、S2均闭合时，电路是R1与R2并联，电流表测干路电流；电流表的量程为0﹣3A，要使电流表安全使用，即干路电流最大为3A；通过R1的电流为：I1==1A；通过R2的最大电流为：I2=I﹣I1=3A﹣1A=2A；R2的最小值为：R2==6Ω；R2消耗的最大电功率是：P2=UI2=12V×2A=24W。答：（1）当开关S1、S2都断开时，小灯泡L恰能正常发光，R1的阻值为12Ω；在10min内电流通过R1所产生的热量是1800J；（2）当开关S1、S2均闭合时，要使电流表安全使用，变阻器接入电路的阻值不得小于6Ω；R2消耗的最大电功率是24W。
【知识点】焦耳定律的应用
【解析】【分析】（1）准确分析电路的变化情况，开关都断开时，是R1与L串联；开关都闭合时，是R1与R2并联；
（2）运用欧姆定律、焦耳定律公式、电功率计算公式可解答。
18．【答案】（1）解：由图1知，开关S接“1、2触点”时，电路断路，为关；接“2、3触点”时两电阻串联，接“3、4触点”时只有R1接入电路； 电源电压一定，由P= 可知，接“2、3触点”时电阻最大，总功率最小，为低档；接“3、4触点”时电阻最小，总功率最大，为高档；
由表格数据知，高档功率：P高=400W，由P= 可得R1的阻值：
R1= = =121Ω；
由题知，R2=3R1，则低档的发热功率：
P低= = = =100W；
答：加湿器处于低挡位置时的发热功率为100W；
（2）解：由图2知，工作30min时，其中高档工作时间为10min，低档工作时间为20min， 则在高档正常工作时消耗的电能： W高=P高t高=400W×10×60s=2.4×105J。
如果电阻R1在此次高档加热时产生的热量全部被水吸收，即Q=W=2.4×105J。
由Q=cm△t可得，水升高的温度：
△t= = ≈19℃；
答：加湿器在高档正常工作时消耗的电能为2.4×105J，可以使注水仓中冷水的温度升
（3）解：“4000r/（kW h）”的意义为：每消耗1kW h的电能，电能表的转盘就转过4000r，
则电能表的转盘转过27r时，加湿器在5分钟消耗的电能：
W′= =0.00675kW h，
加湿器在低挡加热的实际功率：
P′= = =0.081kW=81W。
加湿器在低挡加热，此时两电阻串联，则R总=R1+R2=R1+3R1=4R1=4×121Ω=484Ω，
由P=I2R可得，此时电路的实际电流：I实际= = = A，
R2的阻值：R2=3R1=3×121Ω=363Ω，
此时电阻R2的实际加热功率：P2=I实际2R2= ×363Ω=60.75W。
答：此时电阻R2的实际加热功率是60.75W。
【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】（1）结合电路图，理清开关S在不同位置时，电路的连接方式，由 P= 分析加湿器的工作状态；进一步计算加湿器处于低档位置时的发热功率.
（2）由P-t读出加湿器30min内的高档和低档工作时间，由W=Pt计算消耗的电能，结合题意，利用Q=cm△t可求得使注水仓中冷水的温度升高多少℃.
（3）结合电流表的参数计算出电能表的转盘转过27r消耗的电能，可利用公式 P′= 求出加湿器在低挡加热时实际功率，根据 P=I2R 求出此时电路的实际电流，再利用P=I2R求得电阻R2的实际加热功率.
1 / 1人教版物理九年级上第十八章第四节综合同步练习——焦耳定律（3）
一、单选题
1．（2021九上·凤山期末）电炉丝通电后热得发红，而跟电炉丝连接的铜导线却不怎么热，这是因为（　　）
A．通过电炉丝的电流比通过铜导线的电流大
B．铜导线的电阻小，因而产生的热量少，而电炉丝电阻大，产生的热量多
C．铜导线有绝缘层，所以不怎么热
D．铜导线比电炉传热快，所以不容易热
【答案】B
【知识点】焦耳定律
【解析】【解答】根据题意，电炉的电阻丝和连接的铜导线是串联的，通过它们的电流是相等的，而电炉丝电阻要比铜导线的电阻大得多，根据焦耳定律Q=I2Rt，因此在相等的时间内电炉丝放出的热量比铜导线大得多。ACD不符合题意，B符合题意。
故答案为：B。
【分析】电炉丝和连接的导线串联在电路中，通过它们的电流相等，它们的通电时间相同，而电炉丝的电阻比导线的电阻大，根据焦耳定律分析判断。
2．（2021九上·林甸期末）如图，是小聪设计的探究“电流热效应与什么因素有关”实物电路，其中两个完全相同的烧瓶内分别装有质量相等初温相同的煤油，电阻丝R1＞R2.下列说法中不正确的是（　　）
A．该装置即可探究电流热效应与电阻的关系，又可探究与电流的关系
B．实验中，采用了电阻丝产生热量多少转换为温度计示数的高低
C．闭合开关后，装R1电阻丝的烧瓶中温度计示数上升较快
D．只需将某一个烧瓶中的煤油换成等质量的水，便可探究煤油和水的吸热能力
【答案】D
【知识点】焦耳定律
【解析】【解答】A．该装置中两电阻丝串联，且电阻丝R1＞R2.，通过两电阻丝的电流相等，通电时间也相同，所以，即可探究电流热效应与电阻的关系；若将其中任一电阻丝作为研究对象，通过变阻可改变电路的电流大小，控制通电时间相同，则又可探究与电流的关系，A正确，不符合题意；
B．根据转换法，实验中，采用了电阻丝产生热量多少转换为温度计示数的高低，B正确，不符合题意；
C．电阻丝R1＞R2.，通过两电阻丝的电流相等，通电时间也相同，由Q=I2Rt知道，闭合开关后，装R1 电阻丝的烧瓶中温度计示数上升较快，C正确，不符合题意；
D．因电阻丝R1＞R2.，由Q=I2Rt知道，在相同时间内两电阻丝吸热不同，所以，无法探究煤油和水的吸热能力，D错误，符合题意。
故答案为：D。
【分析】电阻丝产生的热量不易直接观察，但可使等质量初温相同的煤油吸收热量，根据Q=cm△t，煤油温度升高越高表示电热丝产生的热量越多，采用了转换法；由焦耳定律Q=I2Rt可知，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，研究与其中一个因素的关系时，要控制另外两个因素不变，结合串联电路电流的规律分析。
我们使用相同的热源通过加热时间的长短来比较吸热多少，这种方法叫转化法。
比较物质吸热能力的2种方法：
①使相同质量的不同物质升高相同的温度，比较吸收的热量（即比较加热时间），吸收热量多的吸热能力强；
②使相同质量的不同物质吸收相同的热量（即加热相同的时间），比较温度的变化，温度变化小的吸热能力强。
3．（2021九上·肇源期末）甲图是小灯泡L和电阻R的I-U图象。将小灯泡L和电阻R接入乙图所示电路中，只闭合开关S1时，小灯泡L的实际功率为1W，下列说法正确的是（　　）
A．只闭合开关S1时，小灯泡L的电阻为40Ω
B．再闭合开关S2时，电流表示数增加0.2A
C．再闭合开关S2时，电路总功率为1.0W
D．再闭合开关S2后，在1min内电阻R产生的热量为2.4J
【答案】B
【知识点】欧姆定律及其应用；电功率的计算；电功与热量的综合计算
【解析】【解答】A．只闭合S1时，电路为小灯泡L的简单电路，L的实际功率为1W，根据P=UI可知，在甲图L的图线上找符合U、I乘积为1W的坐标，则有UL=2V，IL=0.5A
小灯泡L的电阻
A不符合题意；
B．由A选项得电源电压U=UL=2V
再闭合S2后，此时R、L并联接入电路，电流表测干路中的电流，L两端的电压为2V，通过L的电流不变，R两端的电压为2V，在甲图中找出R此时对应电流为0.2A，则电流表示数增大0.2A，B符合题意；
C．电源电压为2V，R的电流为IR=0.2A，L的电流为IL=0.5A，电路中总电流为I=IR+IL=0.2A+0.5A=0.7A
则电路总功率P=UI=2V×0.7A=1.4W
C不符合题意；
D．再闭合S2时，电阻R的电压为2V，电流为0.2A，通电1min产生热量Q=W=UIt=2V×0.2A×60s=24J
D不符合题意。
故答案为：B。
【分析】根据灯泡的电功率和电压-电流图像，判断大于的大小；利用电压和电流的比值计算电阻；根据并联电路干路电流和支路电流规律，计算总电流大小；根据电压和电流的乘积计算电功率；利用电压、电流和时间的乘积，计算产生的电热多少。
4．（2021九上·香坊期中）甲、乙两段导体通电时间相同，甲的电阻是乙的3倍，甲、乙产生的热量之比是4：3，则通过甲、乙两导体的电流之比是（　　）
A．4：9 B．2：3 C．9：2 D．3：2
【答案】B
【知识点】焦耳定律的应用
【解析】【解答】由题知，甲、乙两段导体通电时间相同，甲的电阻是乙的3倍，即R甲=3R乙，甲、乙产生的热量之比是4：3，即3Q甲=4Q乙，由Q=I2Rt知3I甲2R甲t=4I乙2R乙t
即3I甲2×3R乙t=4I乙2R乙t
所以9I甲2=4I乙2
解得
故答案为：B。
【分析】根据电流、电阻和时间，可以接受电流产生的热量。
5．（2021九下·福田开学考）如图甲所示，粗细均匀的电阻丝AB（AB的阻值不随温度变化）通过滑片P连入电路，小灯泡的额定电压为6V．闭合开关S后，滑片P从最左端A滑到最右端B的过程中，小灯泡的I﹣U图象如图乙所示。下列计算结果正确的是（　　）
A．电源电压为9V
B．小灯泡的额定功率为3W
C．电阻丝AB的最大电阻为3Ω
D．滑片P滑至A端时，1min内电阻丝AB产生的热量为135J
【答案】D
【知识点】欧姆定律及其应用；电路的动态分析；额定功率；焦耳定律的应用
【解析】【解答】AB、由图甲可知，当滑片位于B端时，电路为L的简单电路，此时电路中的电流最大，
由图乙可知，通过灯泡的电流为1A，灯泡两端的电压为6V，即电源的电压U=6V，故A错误；
灯泡的额定功率PL=ULIL=6V×1A=6W，故B错误；
C、当滑片P在最左端A时，电阻丝AB完全接入电路中，电路中的电流最小，由图乙可知，通过小灯泡的电流为I=0.5A，灯泡两端电压UL′=1.5V，因串联电路中总电压等于各分电压之和，
所以，电阻丝AB两端电压：UAB=U-UL′=6V-1.5V=4.5V，因串联电路中各处的电流相等，
所以，由可得，电阻丝AB的阻值：RAB==9Ω，故C错误，
1min内电阻丝产生的热量Q=UABIt=4.5V×0.5A×60s=135J，故D正确．
故答案为：D
【分析】 （1）由图甲可知，当滑片位于B端时，电路为L的简单电路，此时电路中的电流最大，根据图乙可知通过灯泡的电流以及两端的电压即为电源的电压，根据P=UI求出灯泡的额定功率；
（2）滑片P在最左端A时，电阻丝AB完全接入电路中，电路中的电流最小，根据图乙读出灯泡两端的电压和通过的电流，根据串联电路的电压特点求出AB两端的电压，根据串联电路的电流特点和欧姆定律求出电阻丝AB的阻值，根据Q=UIt求出电阻丝产生的热量．
6．（2020九上·和平期末）两定值电阻甲、乙中的电流与电压关系如图所示，现将甲和乙并联后接在电压为6 V的电源两端，下列说法不正确的是（　　）
A．甲和乙的热量之比为2：1
B．甲消耗的电功率为3.6 W
C．乙在1min消耗的电能为216 J
D．整个电路消耗的电功率为10.8 W
【答案】B
【知识点】欧姆定律及其应用；电功的计算；电功率的计算；焦耳定律的应用
【解析】【解答】A．由图可知，甲的电阻为
乙的电阻为
甲和乙的热量之比为
A正确，不符合题意；
B．甲消耗的电功率为
B错误，符合题意；
C．乙消耗的电功率为
乙在1min消耗的电能为
C正确，不符合题意；
D．整个电路消耗的电功率为
D正确，不符合题意。
故答案为：B。
【分析】根据电压和电流可以计算电阻大小；利用电压、电阻和时间，可以计算电流产生的热量；根据电压和电阻，可以计算用电器的电功率，结合时间可以计算消耗的电能。
7．（2020九上·高邑期末）下列关于电功、电能、电功率和焦耳定律的说法中正确的是（　　）
A．电功率越大，电流做功越快，电路中产生的焦耳热一定越多
B．电能W=UIt和焦耳热Q=I2Rt，前者适用于任何电路，后者只适用于纯电阻电路
C．kW和kW·h都是电功的单位
D．电流做功越多，电能转化为其他形式的能量就越多
【答案】D
【知识点】电功及电功的实质；电功率；焦耳定律
【解析】【解答】A．电功率越大，表示电流做功越快，但是电路中产生的焦耳热量的多少还与做功的时间的长短有关，A不符合题意；
B．公式W=UIt是计算电路的总功的大小，适用于任何的电路；焦耳定律Q=I2Rt适用于任何电路中的焦耳热量的计算，B不符合题意；
C．kW是功率的单位，kW·h都是电功的单位，C不符合题意；
D．电流做功的过程，是电能转化为其他形式能量的过程，所以，电流做功越多，电能转化为其他形式的能就越多，D符合题意。
故答案为：D。
【分析】电功是表示电流做功的多少，电功率是表示电流做功的快慢，焦耳定律是表示电流产生的热量的多少。
8．（2020九上·增城期末）在探究“电流通过导体产生热量的多少跟什么因素有关”的实验中，三个透明容器中密封着等量的空气，容器内的电阻连接情况如图所示，通电后，观察U形管中液面高度的变化。则（　　）
A．甲、乙、丙三个容器内的导体，电流相等
B．通电一段时间后，U形管中液面高度变化最大的是乙
C．要探究电流产生的热量与电阻的关系，需观察甲、丙两个U形管中液面高度的变化
D．要探究电流产生的热量与电流的关系，需观察甲、乙两个U形管中液面高度的变化
【答案】B
【知识点】焦耳定律
【解析】【解答】A．丙容器中两电阻并联后再与甲、乙两容器中的电阻串联接入电路，根据串联电路和并联电路电流的规律可知通过甲、乙两容器中的电阻的电流相同，都大于通过丙容器中的电阻的电流，A不符合题意；
B．甲、乙装置中，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，左边甲容器中的电阻小于右边乙容器中的电阻，由Q=I2Rt可知，右边乙容器中的电阻产生的热量多，温度升得较快；甲、丙装置中，丙装置并联一个相同阻值的电阻，再将容器中的电阻丝串联起来接到电源两端，通过他们的电阻与通电时间t相同，左边甲容器中的电流大于右边丙容器中的电流，由Q=I2Rt可知，甲容器中的电阻产生的热量多，温度升得较快；所以通电一段时间后，U形管中液面升高的高度最高的是乙，B符合题意；
C．通过甲容器中的电阻与乙容器中的电阻的电流相同，两容器中的电阻不同，要探究电流产生的热量与电阻的关系，需观察甲、乙两个U形管中液面高度的变化，C不符合题意；
D．甲容器中的电阻与丙容器中的电阻相同，电流不同，要探究电流产生的热量与电流的关系，需观察甲、丙两个U形管中液面高度的变化，D不符合题意。
故答案为：B。
【分析】利用控制变量法和转换法探究电流产生热量多少和各影响因素之间的关系。
9．（2020九上·肥东期末）当一个电阻的阻值为R时，将它接在电路中通电一段时间，产生的热量为Q。如果要使它产生的热量为4Q，下列办法中可行的是（　　）
A．将电压变为原来4倍，通电时间不变
B．将电阻变为原来2倍，通电时间变为原来
C．将电阻变为原来 ，通电时间变为原来2倍
D．将电压变为原来 ，电阻变为原来2倍
【答案】C
【知识点】焦耳定律的应用；电功与热量的综合计算
【解析】【解答】A．据 知，当通电时间和电阻不变，电压变为原来的4倍，则产生的热量为原来的16倍，A不符合题意；
B．据 知，当电压不变，电阻变为原来的2倍，通电时间变为原来的 ，则产生的热量为原来的 ，B不符合题意；
C．据 知，当电压不变，电阻变为原来的 ，通电时间变为原来的2倍，则产生的热量为原来的4倍，C符合题意；
D．据 知，当通电时间不变，电压变为原来的 ，电阻变为原来的2倍，则产生的热量为原来的 ，D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】当电路中的电阻改变时，电流同样改变，根据电流产生热量的影响因素，判断电阻的变化。
二、填空题
10．（2022九上·信都期末）如图所示，灯泡L上标有“6V
6W”字样（不计灯丝电阻的变化）电源电压6V且保持不变，定值电阻R=4Ω。只闭合开关S1和S3，电阻R在100s产生的热量是　 　J；电路在工作状态下整个电路消耗的最小功率是　 　W。
【答案】900；3.6
【知识点】电功与热量的综合计算
【解析】【解答】由P=UI
可得，
由
可得，灯泡L的电阻值
只闭合S1和S3，电阻R与灯泡并联，电阻R两端的电压为电源电压6V，电阻R在100s产生的热量
闭合开关S2，断开开关S1、S3，电阻R和灯泡L串联，使其接入电路的阻值最大，则整个电路消耗的电功率最小；最小电功率为
【分析】根据公式P=UI、及，可求出产生的热量；根据，可求出最小功率。
11．（2021九上·天河期末）如图，把金属成分的包装纸亮面朝外卷起成中间细的条状，将其A和B两端分别与干电池的正负极连接，一会儿看到它燃烧起来，其上电流方向　 　，其上电荷定向移动方向　 　（选填“从A到B”“从B到A”或“无法确定”），燃烧原因可用电流的　 　效应解释。
【答案】从A到B；从B到A；热
【知识点】电流的方向；电流的热效应
【解析】【解答】在电源的外部，电流的方向是从正极经用电器流向负极，通过包装纸的电流方向是从A到B，金属是靠自由电子导电的，电流的方向与电子移动方向相反，其上电荷定向移动方向是从B到A。
金属成分的包装纸搭在干电池的正负极上，形成了电源短路，通过电路的电流过大，电流通过导体会产生大量的热量，温度升高，达到包装纸的着火点，使包装纸燃烧起来，利用电流的热效应。
【分析】电池中电流方向从正极流出，经过用电器流回负极；导线中的电流方向和电子的定向移动方向相反；电流通过导体产生热量，是电流的热效应。
12．（2021九上·陆川期中）已知定值电阻R1∶R2 =3∶4，若把它们并联在同一电路中，通电后，它们的电流之比I1∶I2=　 　；若把它们串联在同一电路中，通电5分钟，R1、R2产生的热量之比Q1∶Q2=　 　。
【答案】4∶3；3∶4
【知识点】欧姆定律及其应用；焦耳定律的应用
【解析】【解答】因并联电路中各支路两端的电压相等，所以，两电阻并联时通过的电流之比
由于串联电路中各处的电流相等，所以，通电5分钟R1、R2产生的热量之比
【分析】根据，确定电流之比；根据，确定电阻之比。
13．（2020九上·高邑期末）如图甲所示，滑动变阻器 最大阻值是40Ω.闭合开关，移动滑动变阻器，其功率P与阻值R 的图像如图乙所示，则电源电压为　 　V.当滑片滑至最右端时，通电10s，电流通过R1产生的热量是　 　J.
【答案】12；8
【知识点】欧姆定律及其应用；电路的动态分析；焦耳定律的应用
【解析】【解答】由乙图可知，当滑动变阻器的电阻 时，滑动变阻器的功率是 ，由 得，滑动变阻器两端的电压是：
由欧姆定律得，此时流过滑动变阻器的电流是：
由甲图可知，两电阻串联，所以流过 的电流是：
由串联电路电压的规律可知，电源电压是： ①
由乙图可知，当滑动变阻器的电阻 时，滑动变阻器的功率是 ，由 得，滑动变阻器两端的电压是：
由欧姆定律得，此时流过滑动变阻器的电流是：
由甲图可知，两电阻串联，所以流过 的电流是：
由串联电路电压的规律可知，电源电压是： ②
由①②解得， ， ；即电源电压是12V；
当滑片滑至最右端时，滑动变阻器的阻值最大，为 ；由[1]的分析可知，当滑动变阻器的阻值等于 时，流过 的电流是 ；通电10s，电流通过R1产生的热量是：
【分析】理清元件的连接方式，当滑片P滑至最右端时，由图象可知滑动变阻器消耗的电功率，由P=I2R可得电路中电流，由串联电路的规律及欧姆定律得出电源电压表达式；当变阻器连入电路的电阻为R2中=20Ω，由图象可知滑动变阻器消耗的电功率P2=1.8W，同理求出电路中电流大小，由串联电路的规律及欧姆定律得出电源电压表式，根据电源电压不变列方程求出电源电压U和R1大小；当滑片滑至最右端时，已知电流大小，由Q=I2Rt求出通电10s电流通过R1产生的热量。
三、实验探究题
14．（2021九上·高要期末）在做“电流通过导体时产生的热量与什么因素有关”的实验中，小明采用了图甲所示的实验装置，两个透明的容器中密闭了等量的空气，U形管中液面变化反映了密闭空气温度的变化；
（1）在相同的时间内，可通过观察U形管中液面高度差的变化来比较电流通过电热丝产生的热量多少，用到的物理研究方法是　 　；
（2）若甲图通电时间相同，发现B玻璃管内液面上升较高，这表明：在电流和通电时间相同的情况下，导体的　 　越大，产生的热量越多；
（3）小明采用了如图乙所示的实验装置，通电相同时间，发现A玻璃管液面上升较高，这表明：在电阻和通电时间相同的情况下，通过导体的　 　越大，产生的热量越多；
（4）小明想改装此实验装置用来“比较水和煤油的吸热能力”（如图丙），他将烧瓶A中装入煤油，烧瓶B中装入与A　 　（选填“质量”“体积”）相等的水，并将选取阻值　 　（选填“相同”“不同”）电热丝串联，目的是要保证A、B瓶中的电阻丝产生的　 　相同；
（5）在实验过程中加热一段时间后，观察温度计的示数的变化，温度变化越　 　的，物质吸热能力越强。
【答案】（1）转换法
（2）电阻
（3）电流
（4）质量；相同；热量
（5）小
【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，但液体温度的变化可以通过观察两个U形管中液面高度差的变化来反映，这种研究方法叫转换法。
（2）如图甲，两个电阻串联在电路中，电流相同，通电时间相同，B玻璃管内液面上升较高，说明右侧容器内电阻产生的热量较多，右侧容器内电阻较大，可以得到在电流和通电时间相同时，电阻越大产生的热量越多。
（3）图乙中，右侧两个电阻并联后再与左侧的电阻串联，由串并联电路电流的规律可知通过左侧容器内电阻的电流较大，A玻璃管液面上升较高，说明左侧容器内电阻产生的热量较多，这表明：在电阻和通电时间相同的情况下，通过导体的电流越大，产生的热量越多。
（4）探究“比较水和煤油的吸热能力”的实验时，需要控制液体的质量相同，用相同的加热器加热，则应将B烧瓶中的煤油换成质量相等的水，并使AB两烧瓶中电阻丝的阻值相同，两个电阻丝串联，加热时间相同时，产生的热量相同。
（5）在实验过程中用相同的加热器加热，加热时间相同是为了使水和煤油吸收相同的热量，加热相同一段时间后，观察温度计的示数的变化，温度变化越小的，物质吸热能力强。
【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）电流产生的热量跟电流大小、电阻大小、通电时间有关，根据控制变量法分析。
（4）比较物质吸热能力的2种方法：
①使相同质量的不同物质升高相同的温度，比较吸收的热量（即比较加热时间），吸收热量多的吸热能力强；
②使相同质量的不同物质吸收相同的热量（即加热相同的时间），比较温度的变化，温度变化小的吸热能力强。
四、计算题
15．（2021九上·肇源期末）图甲是具有高温、低温两挡的电热饭盒，电阻R1=200Ω，简化电路如图乙所示，R1、R2均是发热电阻，且R2的阻值是R1的4倍。求：
（1）高温档功率是多少？
（2）高温挡加热10min，不计热量损失，可以将2kg饭菜升高的温度是多少？[饭菜的比热容 取 3×103J/（kg·℃）]
（3）如果低温挡工作时的实际功率是40W，则实际电压是多少？
【答案】（1）解：当开关接2时，电热饭盒处于高温挡，此时电路中只接入R1，由公式P=UI变形可得，所以高温挡功率为
答：高温档功率是242W；
（2）解：高温挡加热10min产生的热量为Q=W=Pt=242W×10×60s=1.452×105J
由Q=cmt变形可得，所以可以将2kg饭菜升高的温度
答：可以将2kg饭菜升高的温度是24.2℃；
（3）解：当开关接1时，电热饭盒处于低温挡，此时R1和R2串联，由题意可知，R2的电阻为R2=4R1=4×200Ω=800Ω
由公式变形得，所以，当低温挡工作时的实际功率是40W时，实际电压为
答：如果低温挡工作时的实际功率是40W，则实际电压是200V。
【知识点】热量的计算；电功率的计算；焦耳定律的应用
【解析】【分析】（1）根据电压和用电器的电阻，可以计算的电功率的大小；
（2）根据电功率和时间的乘积，计算电流产生的热量；利用热量和物体的比热容、质量的比值，计算温度差；
（3）根据用电器的实际电功率和电阻，可以计算实际电压的大小。
16．（2019九上·荔湾期末）如图甲为小亮家新买的电煲锅，它有加热和保温两种功能，图乙是其简化电路，已知电源电压为 U=220V，R1=55Ω，R2=220Ω，c 米饭=4×103J/（kg·℃），请你综合应用所学知识解决下列问题：
（1）当 S 接 b 时，电煲锅处于　 　状态（选填“加热”或“保温”）
（2）若电煲锅内装有 1kg 米饭，从 12℃ 加热到 100℃，米饭吸收热量多少 J？
（3）若电煲锅的热效率为 80%，加热 1kg 米饭（从12℃ 加热到 100℃），电煲锅消耗的电能是多少 J？
（4）电煲锅的加热功率是多少
W？
（5）若电煲锅的热效率为 80%，加热 1kg 米饭(从甲12℃ 加热到 100℃)，需要时间多少 s？
【答案】（1）保温
（2）米饭吸收的热量：Q吸=cm（t-t0）=4×103J/（kg ℃）×1kg×（100℃-12℃）=3.52×105J；
（3）由η=可得，电煲锅消耗的电能：W===4.4×105J；
（4）当S接a时，电煲锅处于加热状态，则电煲锅的加热功率：
P===880W；
（5）由P=可得，需要的加热时间：t′===500s。
【知识点】电功与热量的综合计算
【解析】【解答】（1）当S接b时，R1与R2串联，电路的总电阻最大，根据P=可知，电路的总电功率最小，电煲锅处于保温状态；
【分析】（1）当S接b时，R1与R2串联，电路的总电阻最大，根据P=可知，电压一定时，电路的电功率最小；
（2）已知米饭的质量和比热容以及初温、末温，根据Q吸=cm（t-t0）求出吸热的热量；
（3）已知电煲锅的热效率，根据η=求出消耗的电能；
（4）当S接a时，电路为R1的简单电路，电路的总电阻最小，电路的总功率最大，则电煲锅处于加热状态，根据P=求出电煲锅的加热功率；
（5）根据P=求出需要的加热时间。
17．如图所示，电源电压为12V且保持不变，小灯泡L的规格为“6V 3W”，滑动变阻器的最大阻值为12Ω，电流表的量程为0﹣3A．
（1）当开关S1、S2都断开时，小灯泡L恰能正常发光，R1的阻值为多大？在10min内电流通过R1所产生的热量是多少？
（2）当开关S1、S2均闭合时，要使电流表安全使用，变阻器接入电路的阻值不得小于多少？R2消耗的最大电功率是多少？
【答案】解：（1）当开关S1、S2都断开时，电路为R1与L串联；小灯泡L恰能正常发光，则说明灯泡两端电压为额定电压6V，电路中电流为：I==0.5A；R1两端电压为：U1=U﹣UL=12V﹣6V=6V；R1阻值为：R1==12Ω；则R1所产生的热量为：Q1=I2R1t=（0.5A）2×12Ω×10×60s=1800J；（2）当开关S1、S2均闭合时，电路是R1与R2并联，电流表测干路电流；电流表的量程为0﹣3A，要使电流表安全使用，即干路电流最大为3A；通过R1的电流为：I1==1A；通过R2的最大电流为：I2=I﹣I1=3A﹣1A=2A；R2的最小值为：R2==6Ω；R2消耗的最大电功率是：P2=UI2=12V×2A=24W。答：（1）当开关S1、S2都断开时，小灯泡L恰能正常发光，R1的阻值为12Ω；在10min内电流通过R1所产生的热量是1800J；（2）当开关S1、S2均闭合时，要使电流表安全使用，变阻器接入电路的阻值不得小于6Ω；R2消耗的最大电功率是24W。
【知识点】焦耳定律的应用
【解析】【分析】（1）准确分析电路的变化情况，开关都断开时，是R1与L串联；开关都闭合时，是R1与R2并联；
（2）运用欧姆定律、焦耳定律公式、电功率计算公式可解答。
18．（2019九下·万州月考）图甲是芳芳家某型号电热加湿器的原理图，下表为其部分技术参数。R1、R2为发热电阻，不考虑温度对电阻的影响，且R2=3R1，S为旋转型开关，1、2、3、4为触点，通过旋转开关S可实现“关”“低档”“高档”之间的切换（低档为小功率加热，高档为大功率加热）。
（1）求加湿器处于低挡位置时的发热功率；
（2）某次使用加温器工作时，加湿器注水仓中加注冷水已达到最大注水量。如图乙所示是该次使用加湿器工作30min的图象，请计算加湿器在高档正常工作时消耗的电能。如果电阻R1在此次高档加热时产生的热量全部被水吸收，可以使注水仓中冷水的温度升高多少℃？〔计算结果保留整数，水的比热容为4.2×103J/（kg ℃））
（3）一天，芳芳断开家中其他所有用电器，只接通加湿器在低挡加热，发现家中如图丙所示的电能表的转盘在5min内转了27圈，求此时电阻R2的实际加热功率是多少？
【答案】（1）解：由图1知，开关S接“1、2触点”时，电路断路，为关；接“2、3触点”时两电阻串联，接“3、4触点”时只有R1接入电路； 电源电压一定，由P= 可知，接“2、3触点”时电阻最大，总功率最小，为低档；接“3、4触点”时电阻最小，总功率最大，为高档；
由表格数据知，高档功率：P高=400W，由P= 可得R1的阻值：
R1= = =121Ω；
由题知，R2=3R1，则低档的发热功率：
P低= = = =100W；
答：加湿器处于低挡位置时的发热功率为100W；
（2）解：由图2知，工作30min时，其中高档工作时间为10min，低档工作时间为20min， 则在高档正常工作时消耗的电能： W高=P高t高=400W×10×60s=2.4×105J。
如果电阻R1在此次高档加热时产生的热量全部被水吸收，即Q=W=2.4×105J。
由Q=cm△t可得，水升高的温度：
△t= = ≈19℃；
答：加湿器在高档正常工作时消耗的电能为2.4×105J，可以使注水仓中冷水的温度升
（3）解：“4000r/（kW h）”的意义为：每消耗1kW h的电能，电能表的转盘就转过4000r，
则电能表的转盘转过27r时，加湿器在5分钟消耗的电能：
W′= =0.00675kW h，
加湿器在低挡加热的实际功率：
P′= = =0.081kW=81W。
加湿器在低挡加热，此时两电阻串联，则R总=R1+R2=R1+3R1=4R1=4×121Ω=484Ω，
由P=I2R可得，此时电路的实际电流：I实际= = = A，
R2的阻值：R2=3R1=3×121Ω=363Ω，
此时电阻R2的实际加热功率：P2=I实际2R2= ×363Ω=60.75W。
答：此时电阻R2的实际加热功率是60.75W。
【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】（1）结合电路图，理清开关S在不同位置时，电路的连接方式，由 P= 分析加湿器的工作状态；进一步计算加湿器处于低档位置时的发热功率.
（2）由P-t读出加湿器30min内的高档和低档工作时间，由W=Pt计算消耗的电能，结合题意，利用Q=cm△t可求得使注水仓中冷水的温度升高多少℃.
（3）结合电流表的参数计算出电能表的转盘转过27r消耗的电能，可利用公式 P′= 求出加湿器在低挡加热时实际功率，根据 P=I2R 求出此时电路的实际电流，再利用P=I2R求得电阻R2的实际加热功率.
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