初中物理试卷 沪科版 九下 16.4 科学探究：电流的热效应
一、单选题
1．（2023九上·石景山月考）如图所示四种家用电器中，主要利用电流热效应工作的是（ ）
A．洗衣机 B．电暖器
C．电脑 D．电风扇
2．（2023九上·淄博期末）下列厨房用品的工作原理与物理知识相对应的是（ ）
A．电冰箱—液态制冷剂升华吸热
B．微波炉—次声波能够加热食品
C．电烤箱—电流的热效应
D．高压锅—沸点随气压的增大而降低
3．（2023九上·西城期末）如图所示的四种用电器中，主要利用电流热效应工作的是（ ）
A．电煮锅
B．迷你电冰箱
C．扫地机器人
D．笔记本电脑
4．（2023九上·槐荫期末）小宇用如图电暖扇取暖时发现：电暖扇热的发烫，而与之串联的导线却不怎么热。通过思考，提出四个问题，其中最有探究价值且易于探究的科学问题是（ ）
A．电流产生的热量多少与哪些因素有关？
B．电流产生的热量多少与电流大小有什么关系？
C．电流产生的热量多少与电阻大小有什么关系？
D．电流产生的热量多少与通电时间有什么关系？
5．（2023九上·北京市期末）如图所示的家用电器中，主要是利用电流热效应工作的是（ ）
A．数码照相机 B．电风扇
C．电饭锅 D．电视机
6．（2022九上·长汀月考）我国研发智能加热织物，为北京冬奥会运动员提供保暖服装，如图。该服装应用了电流的热效应，发现其规律的科学家是（ ）
A．焦耳 B．安培 C．瓦特 D．伏特
7．（2022九上·梁溪期中）如图，某同学将一张细条状铝箔纸的两端分别压在干电池的正负极，发现铝箔纸发热并燃烧，关于该实验的分析正确的是（ ）
A．实验时干电池的正极与正极相连
B．用普通干燥的纸代替铝箔纸也能燃烧起来
C．实验中铝箔纸中没有电流通过
D．该实验反映了短路带来的危害
8．（2022·株洲）如图是探究“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，通电前A、B两个U形管内的液面相平，通电一定时间后，通过R1、R2的电流分别为I1、I2，则（ ）
A．I1＝I2，A管中的液面较低 B．I1＝I2，A管中的液面较高
C．I1＞I2，A管中的液面较低 D．I1＞I2，A管中的液面较高
9．（2022·通辽）在“探究电流通过导体产生的热量与哪些因素有关”的实验中，某同学采用了如图甲、乙所示的实验装置（两个透明容器中封闭着等量的空气）。下列说法正确的是（ ）
①U形管中液面高度变化主要是由液体热胀冷缩引起的
②图甲装置能探究电流通过导体产生的热量与电阻的关系
③图乙实验过程中右边透明容器中电阻丝阻值应该等于10Ω
④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”的现象
A．①② B．②③ C．②④ D．③④
10．（2022·梧州）下列属于防止电流热效应产生危害的实例是（ ）
A．家里使用电热水壶烧水 B．利用电视机后盖的小孔散热
C．家里使用电饭锅煮饭 D．小佳妈妈使用电熨斗熨衣服
11．（2022·柳州）在“探究通电导体放出的热量跟哪些因素有关”的实验中发现，电路中的电阻丝温度升高而导线温度没有明显变化，这是因为二者的（ ）
A．电阻不同 B．电流不同
C．密度不同 D．通电时间不同
二、多选题
12．（2023九上·东城期末）小东想探究电流通过导体产生的热量与电阻是否有关。他连接了如图所示的电路进行实验，其中两个完全相同的烧瓶内分别装有初温相同的煤油，温度计及阻值为R1和R2的发热电阻丝。下列说法中正确的是（ ）
A．为了便于探究，两烧瓶内装的煤油质量应相等
B．发热电阻丝R1和R2的阻值应该不同
C．本实验是通过调节滑动变阻器滑片的位置来改变自变量的
D．此实验中用温度计示数变化的大小间接反映电流产生热量的多少
13．（2023九上·潍坊期末）如图是探究“影响电流热效应因素”的实验装置，将R1、R2两电阻丝密封在两只完全相同的烧瓶内，且R1＞R2，瓶内装入等质量的煤油，下列说法正确的是（ ）
A．烧瓶内选用比热容较小的液体，可以使实验现象更明显
B．该装置可以探究电流通过电阻丝产生的热量与电阻大小的关系
C．实验中通过温度计示数的变化来比较电阻丝产生热量的多少
D．若要比较水和煤油的比热容大小，只需将一个烧瓶内的煤油换成等质量的水即可
14．（2022·盘锦）如图所示电路，电源电压不变，R1为定值电阻，R2为滑动变阻器。闭合开关S，R2的滑片在某一端点时，电压表的示数为4.5V，电流表的示数为I1；移动滑片到某一位置时，电压表的示数变化了0.5V，电流表的示数为I2，且I1∶I2=3∶4，此时R2连入电路的电阻与R1相差5Ω。下列结论正确的是（ ）
A．电源电压是4.5V
B．R1的阻值是5Ω
C．电流表示数为I2时，10s内R2产生的热量是16J
D．R2的最大阻值是15Ω
三、填空题
15．（2022九上·广州期末）小明在一次野炊活动中，由于没带火柴，他将中间剪得较窄的口香糖锡箔纸（可看作导体）接在干电池正负两级上，如图所示，锡箔纸较窄处就会先燃烧起来。这是因为较窄处 较大，根据 可知，相同时间内产生的热量较多。
16．（2022·湘潭）如图所示，烧瓶里装有质量和初温都相同的煤油，两电阻丝的阻值不同。闭合开关，通过两电阻丝的电流 ，两电阻丝产生的热量 （均填“相等”或“不相等”）。如果将某一烧瓶里的煤油换成0.2kg的水，温度升高5℃，水吸收的热量是 J。
四、实验探究题
17．（2023九上·石景山月考）小洋为了探究“电流通过导体产生的热量与其中电阻大小是否有关”，她连接了如图所示的电路进行实验，其中两个完全相同的甲、乙烧瓶内分别装有质量相等、初温均为t0=25℃的煤油，两个电热丝的阻值分别为R1=5Ω、R2=10Ω。闭合开关，一段时间后，甲、乙烧瓶内温度计的示数分别为t1=30℃、t2=34℃，断开开关，请回答：
（1）实验中，电流通过导体产生热量的多少用 来反映；
（2）根据上述现象可知，电流通过 （选填“R1”或“R2”）产生的热量多；
（3）小洋同学想在较短时间内看到明显的实验现象。请提出一条合理的改进建议 。
18．（2023九上·北京市期末）小明为了探究“电流通过导体产生热量与电阻大小是否有关”，选择的实验器材有：如图所示的甲、乙两个完全相同的烧瓶，两个烧瓶口都盖有胶塞并插入相同规格的温度计，烧瓶内装入质量和初温相等的煤油，阻值为R1和R2的电阻丝，R1=5Ω，R2=10Ω，阻值不随温度变化，电压不变的电源、调零的电流表、开关、滑动变阻器各一个，导线若干。小明设计的实验电路如图所示。
（1）实验中用 反映电流通过电阻丝产生热量的多少；
（2）为完成该探究实验，还需添加的测量仪器是： ；
（3）以下是该探究实验主要的实验步骤，请你将其补充完整：
①将图中的装置甲、滑动变阻器、电流表等电路元件串联接入电路中， ；
②闭合开关S，调节滑动变阻器滑片P到适当位置，使电流表的示数为I，记录电阻R1的阻值和温度计的示数t0，同时开始计时，通电时间为2min时，记录此时温度计的示数t；
③ ；
④利用公式Δt=t-t0计算出每次实验中煤油升高的温度，并记录在表格中；
（4） 请画出该实验的实验数据记录表格；
（5） 小红想出另一个实验方案也能完成这个实验探究，请你帮小红画出实验电路图。
19．（2023九上·淄博期末）如图所示为“探究电流通过导体产生的热量跟 的关系”的实验装置。串联电路可保证通电时间和 相同，实验中用U形管内液面高度差的大小来反映电流通过导体产生热量的多少，这种方法叫 （选填“控制变量”或“转换”）法。通电一段时间后，左侧容器内空气吸收的热量比右侧的 （选填“多”或“少”）。
20．（2023九上·通州期末）小瑞猜想导体的电阻越大，电流通过导体产生的热量就越多。为了验证猜想，他准备好三个完全相同的烧瓶，烧瓶内装有质量相等、初温相同的煤油，并将三段阻值不同的电阻丝（），浸在煤油中，再用带有规格完全相同的温度计的橡胶塞封住瓶口，如图甲所示。然后他将电源、开关、电流表、滑动变阻器、图甲中的烧瓶①、导线连成如图乙所示的电路。
小瑞进行了如下操作：
a.闭合开关，移动滑动变阻器滑片到适当位置，电流表的示数为I，通电一段时间后，将温度计的初温、末温和的大小记入表格中；
b.断开开关，用烧瓶②替换下烧瓶①，闭合开关，通电一段时间后，将温度计的初温、末温和的大小记入表格中；
c.断开开关，用烧瓶③替换下烧瓶②，闭合开关，通电一段时间后，将温度计的初温、末温和的大小记入表格中；
d.用算出三次实验中温度计示数变化量。
请你分析并回答下列问题：
实验完毕后，小华认为小瑞的实验操作不能验证他的猜想。其理由是： 。
21．（2022九上·平谷期末）小阳想探究“电流通过导体产生热量多少与电阻的关系”，连接了如图所示的实验装置进行实验。在他设计实验时，烧瓶里选用的液体的种类和质量应该 （选填“相同”或“不同”）；烧瓶中的电阻丝、阻值 （选填“相同”或“不同”）；电流产生热量的多少是通过 来反映的。
22．（2023九上·朝阳期末）小阳同学在探究电流通过导体产生的热量与哪些因素有关时，采用了如图所示的实验装置，实验中他将1、2和3、4导线分别接到电源两端进行实验。
（1）在此实验中电流产生的热量不易观察，可将其转换为U型管中 ，转换的依据是 ；
（2）若要探究电流产生的热量与电流的大小是否有关，应采用 （选填：“图甲”或“图乙”）所示的实验装置，理由是 。
23．（2023九上·昌平期末）某同学想探究电流通过导体产生的热量与电流、电阻、通电时间是否有关。他连接了如图所示的电路进行实验，其中两个完全相同的烧瓶内分别装有质量和初温都相同的煤油，以及阻值为R1和R2的电阻丝（R1=5Ω，R2=10Ω），记录相关数据。闭合开关一段时间后，记录此时两个温度计的示数，根据上述实验，回答下列问题：
（1）该实验探究的问题是电流通过导体产生的热量与 是否有关。
（2）该实验中，为控制变量，电阻丝R1和R2 。（选填“并联”或“串联”）
（3）该实验中，电流通过导体产生热量的多少用 来反映。
24．（2022九上·长汀月考）探究电流通过导体产生的热量与哪些因素有关。
（1）实验中通过观察 的变化来比较电流通过电阻产生热量的多少，这是运用了
的科学研究方法；
（2）实验结论：观察图甲中的A、B管，在通电时间相等时，发现B管液面高度差较大，则表明电流通过导体产生的热量多少与 有关。采用图乙实验装置，可以得出结论：在电阻和通电时间相同时， 越大，电流产生的热量越多。
五、计算题
25．（2023九上·天桥期末）如图所示电路，电阻R的阻值为10Ω，闭合开关后，电流表示数为1.2A。请计算：
（1）电源电压U；
（2）通电5分钟，电流通过电阻产生的热量。
26．（2022·襄阳）在如图所示电路中，电源电压不变，R1＝10Ω，R2＝5Ω。
（1）当只闭合开关S2，断开S1、S3时，电流表的示数为0.4A，求电源电压；
（2）当闭合开关S1、S3，断开S2时，求通电10s内电阻R1产生的热量。
27．（2022·河池）如图所示为某智能烘干机的简化电路原理图，其工作电路由电压为220V的电源、阻值为55Ω的电热丝R、红灯L和蜂鸣器组成；控制电路由电源U、电磁铁（线圈电阻忽略不计）、开关S、热敏电阻R1和滑动变阻器R2组成；R1的阻值随温度变化的关系如下表所示。当控制电路电流I≥0.05A时，衔铁被吸合，电热丝R停止工作，同时红灯亮蜂鸣器响发出报警信号，表明烘干机内温度过高。
温度 90 80 66 60 50 46 40 36 35
10 20 40 50 70 80 100 120 130
（1）电热丝R工作时的电流为多少？
（2）电热丝R通电10s产生的热量为多少？
（3）已知控制电路的电源电压U=6V，当调节滑动变阻器R2=70Ω时，烘干机内温度至少多高会发出报警信号？
答案解析部分
1．【答案】B
【知识点】电流的热效应
【解析】【解答】A．洗衣机主要是将电能转化为机械能，而不是内能，A不符合题意；
B．电暖气主要是利用电能转化内能，利用电流的热效应工作的，B符合题意；
C．电脑主要是将电能转化为光能，传递信息和声音，C不符合题意；
D．电风扇主要是将电能转化为机械能，而不是内能，D不符合题意。
故答案为：B。
【分析】电暖气主要是利用电能转化内能，利用电流的热效应工作的。
2．【答案】C
【知识点】沸点及沸点与气压的关系；声与能量；电流的热效应
【解析】【解答】A．电冰箱中的液态制冷剂应该是汽化吸热，A不符合题意；
B．微波炉是靠电磁波加热食物，B不符合题意；
C．电烤箱是利用电流的热效应加热的，C符合题意；
D．高压锅中沸点随气压的增大而升高，D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】液体变为气体是汽化现象；微波炉利用微波加热食品；电热器利用电流的热效应工作；液体的沸点和大气压有关。
3．【答案】A
【知识点】电流的热效应
【解析】【解答】A．电煮锅工作时，主要把电能转化为内能，是利用电流的热效应工作的，A符合题意；
B．迷你电冰箱工作时，主要将电能转化机械能，不是利用电流热效应工作的，B不符合题意；
C．扫地机器人工作时，主要把电能转化为机械能，不是利用电流的热效应工作的，C不符合题意；
D．笔记本电脑工作时，主要将电能转化为光能和声能，少部分转化为内能，不是利用电流热效应工作的，D不符合题意。
故答案为：A。
【分析】电煮锅工作时，主要把电能转化为内能，是利用电流的热效应工作的。
4．【答案】C
【知识点】焦耳定律的应用
【解析】【解答】电暖扇热的发烫，而与之串联的导线却不怎么热，说明电流通过电暖扇产生的热量远远大于电流通过导线产生的热量，而电暖扇与导线串联，通过它们的电流相等，通电时间相同，它们产生的热量不同，根据Q=I2Rt可知，其原因是因为它们的电阻不同，所以针对此现象提出最有探究价值且易于探究的科学问题是：电流产生的热量多少与电阻大小有什么关系？C符合题意，ABD不符合题意。
故答案为：C。
【分析】通过它们的电流相等，通电时间相同，它们产生的热量不同，根据Q=I2Rt可知，其原因是因为它们的电阻不同。
5．【答案】C
【知识点】电流的热效应
【解析】【解答】A．数码照相机工作时主要把电能转化为光能，不是利用电流热效应工作，A不符合题意；
B．电风扇工作时主要把电能转化为机械能，不是利用电流热效应工作，B不符合题意；
C．电饭锅工作时主要把电能转化为内能，是利用电流热效应工作，C符合题意；
D．电视机工作时主要把电能转化为光能和声能，不是利用电流热效应工作，D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】电流通过导体产生热量，是电流的热效应，电热器利用了电流的热效应工作。
6．【答案】A
【知识点】电流的热效应
【解析】【解答】A．焦耳是通过实验研究出电流热效应规律的科学家，A符合题意；
B．安培发现了判断通电螺线管磁极与电流方向关系的安培定则，B不符合题意；
C．瓦特对蒸汽机的发明、改进及蒸汽机的广泛应用，直接推动了热力学理论的研究和发展，C不符合题意；
D．伏特因发明电堆而出名，D不符合题意。
故答案为：A。
【分析】焦耳首先发现了电流的热效应。
7．【答案】D
【知识点】电路的三种状态；焦耳定律的应用
【解析】【解答】A．由题意可知，实验时干电池的正、负极通过铝箔纸连接在一起，形成了通路，所以干电池应该正极与负极依次连接，A不符合题意；
B．普通干燥的纸是绝缘体，所以实验用普通纸代替铝箔纸不能燃烧，B不符合题意；
C．实验中铝箔纸是导体，用它把电源正负极连接，形成了通路，所以铝箔纸中有电流通过，C不符合题意；
D．铝箔纸是导体，它相当于导线，用它把电源正负极连接，发生了短路，造成电流过大，会产生过多的热量，所以该实验反映了短路带来的危害，D符合题意。
故答案为：D。
【分析】干燥的纸不容易导电，是绝缘体；导体连接电源两极时，造成电源短路；电路中的电流过大时，产生的热量过多。
8．【答案】D
【知识点】焦耳定律
【解析】【解答】由图可知，右侧两电阻丝并联后与左侧电阻丝串联，并联电路中干路电流等于各支路电流之和，所以I1>I2，AB不符合题意；
由Q＝I2Rt可知，通电时间相同时，I1>I2，R1＝R2＝5Ω，所以左侧电阻产生的热量较多，密闭空气吸收热量后，体积不变，压强变大，左侧容器内气体的压强与大气压的差值较大，A测玻璃管液面较高。
故答案为：D。
【分析】根据并联电路中干路电流等于各支路电流之和，判断电流关系；根据Q＝I2Rt，判断产生的热量多少。
9．【答案】C
【知识点】焦耳定律
【解析】【解答】①U形管中液面高度变化主要是由透明容器中空气的热胀冷缩引起的，故①错误；
②图甲装置中，两电阻串联，电流相等，电阻不相等，能探究电流通过导体产生的热量与电阻的关系，故②正确；
③图乙实验过程中右边两个电阻丝并联，右边容器中的电阻通过的电流与左边电阻丝通过的电流不相等，探究的是电热与电流的关系，需要保持电阻相同，故阻值应该等于5Ω，故③错误；
④电炉丝热与电炉丝相连的导线串联，电流相等，电阻不相等；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”的现象，故④正确；故①③错误，②④正确。
故答案为：C。
【分析】U形管中液面高度变化主要是由透明容器中空气的热胀冷缩引起的；两电阻串联，电流相等，电阻不相等，能探究电流通过导体产生的热量与电阻的关系；探究的是电热与电流的关系，需要保持电阻相同；电炉丝热与电炉丝相连的导线串联，电流相等，电阻不相等，可以解释热量不同现象。
10．【答案】B
【知识点】电流的热效应
【解析】【解答】A．使用电热水壶烧水，将电能转化为内能，属于利用电流的热效应，A不符合题意；
B．电视机的后盖有很多孔，是为了防止电热产生危害，B符合题意；
C．家里使用电饭锅煮饭，消耗电能转化为内能，属于利用电流的热效应，C不符合题意；
D．小佳妈妈使用电熨斗熨衣服，将电能转化为内能，属于利用电流的热效应，D不符合题意。
故答案为：B。
【分析】电流通过导体产生热量，电热产生危害时，需要散热。
11．【答案】A
【知识点】焦耳定律的应用
【解析】【解答】导线和电阻丝串联连接，由于电阻丝的阻值远远大于导线的阻值，而串联电路处处电流相等，因此通过电阻丝和导线中的电流和通电时间都相等，由Q=I2Rt可知，在电流和通电时间都相同时，电阻丝产生的热量较多，导线产生的热量较少，所以电路中的电阻丝温度升高而导线温度没有明显变化，A符合题意，BCD不符合题意。
故答案为：A。
【分析】电流和通电时间相同时，电阻越大， 产生的热量越多。
12．【答案】A,B,D
【知识点】焦耳定律的应用
【解析】【解答】AD．实验中电流产生的热量不易直接测量，可给质量相等的煤油加热，根据 可知，煤油升高的温度越高，说明电阻丝放出的热量越多，故通过温度计示数变化的大小反映产生热量的多少，AD符合题意；
B．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，根据控制变量法可知，研究与其中一个因素的关系时，要控制另外两个因素不变。研究电流通过导体产生的热量与电阻是否有关，要控制电流和通电时间相同（题中两电阻丝串联，则通过两阻丝的电流和通电时间相同），只改变电阻大小，发热电阻丝R1和R2的阻值应该不同，B符合题意；
C．探究电流通过导体产生的热量与电阻是否有关，烧瓶内电阻大小是自变量，产生的热量是因变量，C不符合题意。
故答案为：ABD。
【分析】根据 ，可求出热量的多少；研究与其中一个因素的关系时，要控制另外两个因素不变。研究电流通过导体产生的热量与电阻是否有关，要控制电流和通电时间相同；探究电流通过导体产生的热量与电阻是否有关，烧瓶内电阻大小是自变量，产生的热量是因变量。
13．【答案】A,B,C
【知识点】焦耳定律的应用
【解析】【解答】A．烧瓶内选用比热容较小的液体，吸收相同的热量时，液体温度变化较大，实验效果明显，A符合题意；
B．本装置两个电阻串联，电流相同，电阻的大小不同，故探究的是电流通过电阻丝产生的热量与电阻大小的关系，B符合题意；
C．电流通过电阻丝产生的热量越多，液体吸收的热量越多，温度上升得越多，故可以根据温度计的示数的变化来判断电阻丝产生热量的多少，C符合题意；
D．若要比较水和煤油的比热容大小，则需要采用相同热源进行加热，所以还需要控制两瓶中的电阻丝相同，保证电阻丝相同的时间内放出的热量相同，D不符合题意。
故答案为：ABC。
【分析】烧瓶内选用比热容较小的液体，吸收相同的热量时，液体温度变化较大；两个电阻串联，电流相同，电阻的大小不同，故探究的是电流通过电阻丝产生的热量与电阻大小的关系；可以根据温度计的示数的变化来判断电阻丝产生热量的多少；要比较水和煤油的比热容大小，则需要采用相同热源进行加热，所以还需要控制两瓶中的电阻丝相同，保证电阻丝相同的时间内放出的热量相同。
14．【答案】B,C,D
【知识点】欧姆定律及其应用；焦耳定律的应用
【解析】【解答】A．由电路图知道，R1与R2串联，电压表测R2两端的电压，电流表测电路中的电流，由于“I1∶I2=3∶4”说明电流表的示数为I1时，R2接入电路的电阻最大，即R2的滑片在左端，此时电压表的示数为4.5V，当移动滑片到某一位置时，电压表的示数变化了0.5V，说明此时电压表的示数是减小为4V，设电源电压为U，则由欧姆定律及串联电路电压的特点知道，电流表的示数为I1时①
电流表的示数为I2时②
因为I1∶I2=3∶4，由①②解得，电源电压U=6V，A不符合题意；
B．根据题意知道，当电流表的示数为I2时，R2连入电路的电阻与R1相差5Ω，由于此时电压是6V，R2两端电压是4V，由串联特点知道，R1小于R2，且③
由串联分压知道此时④
由③④解得R1=5Ω
R2=10Ω
B符合题意；
C．由欧姆定律知道
由焦耳定律知道，电流表示数为I2时，10s内R2产生的热量是
C符合题意；
D．根据题意知道，电流表的示数为I1时，R2接入电路的电阻最大，且最大值
D符合题意。
故答案为：BCD。
【分析】根据串并联电路电压电流特点，结合欧姆定律公式及电功率公式P＝UI、焦耳定律公式进行解答。
15．【答案】电阻；Q=I2Rt
【知识点】影响电阻大小的因素；焦耳定律的应用
【解析】【解答】将中间剪得较窄的口香糖锡箔纸（可看作导体）接在干电池正负两级上，较宽处和较窄处电流相等，较窄处横截面积小，电阻较大，根据Q=I2Rt可知，相同时间内产生的热量较多，温度较高，达到纸的着火点，所以锡箔纸较窄处就会先燃烧起来。
【分析】导体的电阻和材料、长度、横截面积有关；当电流和时间相同时，电阻越大， 产生的热量越多。
16．【答案】相等；不相等；4.2×103
【知识点】热量的计算；焦耳定律的应用
【解析】【解答】由图可知，该电路为串联电路，两电阻丝串联接入电路中；因为在串联电路中电流处处相等，所以通过两电阻丝的电流是相等的。
在通电时间、电流相同时，电阻越大，产生的热量越多，所以电流通过两电阻丝产生的热量是不相等的。
水吸收的热量为Q吸=c水m水(t-t0)=4.2×103J/(kg ℃)×0.2kg×5℃=4.2×103J
【分析】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；根据物体的比热容、质量和温度差的乘积，计算热量。
17．【答案】（1）温度计示数的变化
（2）R2
（3）选择阻值更大的电热丝替换R2，使两电热丝阻值差别大些
【知识点】焦耳定律的应用
【解析】【解答】（1）根据转换法，实验中电流通过导体产生热量的多少用温度计示数的变化来反映。
（2）由题可知，烧瓶内煤油的初温都是25℃，闭合开关，一段时间后，甲、乙烧瓶内温度计的示数分别为t1=30℃、t2=34℃，乙烧瓶温度变化量更大，所以电流通过R2产生的热量多。
（3）小洋同学想在较短时间内看到明显的实验现象，需两个烧瓶的温度计的示数变化差距更大，可以选择阻值更大的电热丝替换R2，使两电热丝阻值差别大些。
【分析】（1）实验中电流通过导体产生热量的多少用温度计示数的变化来反映；
（2）烧瓶温度变化量更大的产生的热量多；
（3）想在较短时间内看到明显的实验现象，选择阻值更大的电热丝替换R2，使两电热丝阻值差别大些。
18．【答案】（1）温度计示数变化
（2）秒表
（3）将滑动变阻器的滑片移到阻值最大处；断开开关S，将图中的装置乙替换装置甲并将滑动变阻器的滑片移到阻值最大处，闭合开关S，调节滑动变阻器滑片P到适当位置，使电流表的示数为I，记录电阻R2的阻值和温度计的示数t0，同时开始计时，通电时间为2min时，记录此时温度计的示数t′
（4）
实验次数 电阻大小R/Ω 初温t0/℃ 末温t/℃ 升高的温度Δt/℃
1
2
（5）
【知识点】焦耳定律
【解析】【解答】（1）实验中电流通过电热丝产生的热量越多，煤油吸收的热量越多，温度升高的越高，所以实验中用温度计示数变化表示电流通过电热丝产生热量的多少。
（2）实验中需要测量加热的时间，所以需要用到秒表。
（3）①为了保护电路，在连接电路时，将滑动变阻器的滑片移到阻值最大处。
③探究“电流通过导体产生热量与电阻大小是否有关”实验中，根据控制变量法可知，需控制通过电阻的电流以及通电时间相同，电阻大小不同。因此断开开关S，将图中的装置乙替换装置甲并将滑动变阻器的滑片移到阻值最大处，闭合开关S，调节滑动变阻器滑片P到适当位置，使电流表的示数为I，记录电阻R2的阻值和温度计的示数t0，同时开始计时，通电时间为2min时，记录此时温度计的示数t′。
（4）根据实验要求，控制通电时间、通过电阻丝的电流大小相同，改变电阻的大小，用煤油升高的温度Δt的大小表示电流通过电阻丝R产生热量的多少，据此设计记录数据的表格如下所示
实验次数 电阻大小R/Ω 初温t0/℃ 末温t/℃ 升高的温度Δt/℃
1
2
（5）根据控制变量法可知，研究电流通过导体产生的热量与电阻的大小有关，为达到通过电阻的电流相同的目的，可以把滑动变阻器与电阻R1、R2串联在电路中，电路图如下图所示
【分析】（1）探究电流产生热量的多少时，通过温度的变化可以反应热量的多少；
（2）探究电流产生热量的影响因素时，需要秒表测量时间；
（3）探究电流产生的热量和电阻的关系时，改变接入电路中的电阻，利用滑动变阻器串联来保持电流不变；通过计算相同时间，观察被加热的物体的温度变化；
（4）根据实验需要测量的数据，设计实验记录表；
（5）根据不同电阻串联，可以保持电流相等，可以探究电流产生热量和电阻的关系。
19．【答案】电阻；电流；转换；少
【知识点】焦耳定律
【解析】【解答】由电路图可知两电阻串联，通过两个电阻的电流和通电时间相同，电阻不同，所以探究的是电流通过导体产生的热量跟电阻的关系。电热丝对空气盒内的空气加热，空气受热膨胀，使U形管内的液柱变化，通过U形管内液面高度差可以判定电阻产生热量的多少，这是转换法的应用。通电一段时间后，左侧U形管的液面高度差小于右侧U形管的液面高度差，说明左侧容器内空气吸收的热量比右侧的少，说明电流和通电时间相同时，电阻越大，产生的热量越多。
【分析】探究电流产生热量和电阻的关系时保持电流和时间相同；根据U型管中液面高度差反应热量的多少，是转换法。
20．【答案】没有控制电流大小和时间
【知识点】焦耳定律的应用
【解析】【解答】由于小瑞是通过更换烧瓶（即更换电阻丝）来进行实验的，由于电阻丝阻值不同，在更换电阻丝后，电路中的电流会发生改变，实验时并并没有调节滑片的位置使得电流不变，且没有控制通电时间相同，所以不能验证自己的猜想。
【分析】通过更换烧瓶（即更换电阻丝）来进行实验的，由于电阻丝阻值不同，在更换电阻丝后，电路中的电流会发生改变。
21．【答案】相同；不同；温度计示数的变化
【知识点】焦耳定律的应用
【解析】【解答】电阻丝产生的热量不易直接观察，可使给种类和质量相同的液体加热，根据有，可知，液体吸热越多，温度升高得越多，采用了转换法。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。要研究电流产生的热量与电阻的关系，由控制变量法，要控制通过电阻的电流和通电时间相同，只改变电阻大小，故烧瓶中的电阻丝、阻值不同；根据转换法，电流产生热量的多少是通过温度计示数的变化来反映的。
【分析】研究电流产生的热量与电阻的关系，由控制变量法，要控制通过电阻的电流和通电时间相同，只改变电阻大小；电流产生热量的多少是通过温度计示数的变化来反映的。
22．【答案】（1）液面高度的变化；本实验中密闭容器中的电阻丝上产生的热量会使密闭容器中的空气被加热而膨胀，产生的压力会使U型管两边的液面高度发生变化；而且电阻丝产生的热量越多，空气温度越高，体积膨胀越厉害，U型管两边液面高度变化越大，所以可将产生的热量转化为U形管中液面高度的变化。
（2）图乙；图乙中密闭容器中的电阻丝的电阻相同，电流不同
【知识点】焦耳定律
【解析】【解答】（1）本实验中密闭容器中的电阻丝上产生的热量会使密闭容器中的空气被加热而膨胀，产生的压力会使U型管两边的液面高度发生变化；而且电阻丝产生的热量越多，空气温度越高，体积膨胀越厉害，U型管两边液面高度变化越大，所以可将产生的热量转化为U形管中液面高度的变化。
（2）探究电流产生的热量与电流大小的关系，应控制电阻丝电阻相同，电流不同，图乙中，左右密闭容器中的电阻丝电阻相同，左边密闭容器中的电阻丝接在干路上，右边密闭容器中电阻丝在支路上，因此通过两根电阻丝的电流不同，故答案为：图乙。
【分析】（1）探究电流产生热量的多少时，通过U型管中液面高度变化反应热量的多少，是转换法的利用；
（2）探究电流产生的热量和电流的关系，需要改变电流，保持电阻一定。
23．【答案】（1）电阻
（2）串联
（3）温度计的示数变化
【知识点】焦耳定律
【解析】【解答】（1）由图可知，两电阻丝串联，则通过两电阻丝的电流和通电时间是相同的，电阻不同，所以探究的是电流通过导体产生的热量与电阻的关系。
（2）电流通过导体产生的热量可能与电流、电阻、通电时间是否有关，由图可知，本装置是探究电流通过导体产生的热量与电阻的关系，要控制通过电阻丝R1和R2的电流和通电时间相同，故电阻丝R1和R2应串联接入电路。
（3）当电阻丝通电后，产生的热量被煤油吸收，煤油吸收热量，温度升高，所以本实验是通过温度计的示数变化反映电流产生的热量多少。
【分析】（1）当电流和通电时间相同时，可以探究电流产生热量和电阻的关系；
（2）在串联电路中，电流处处相等；
（3）电流产生热量的多少，通过被加热物体的温度变化反应。
24．【答案】（1）U形管液面高度差；转换法
（2）电阻；电流
【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，实验中通过U形管液面高度差的变化来反映，U形管液面高度差越大，说明电阻产生的热量越多，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，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，在通电时间相等时，发现B管液面高度差较大，则表明电流通过导体产生的热量多少与电阻有关。
在乙图中，右侧容器的外部，将一个电阻和这个容器内的电阻并联，再接入原电路，由于并联电路有分流作用，所以通过左侧容器中电阻的电流大于通过右侧容器中电阻的电流，左侧U形管液面高度差较大，说明左侧容器内电阻丝产生的热量较多，可以得到在电阻、通电时间相同的情况下，电流越大，电流通过电阻产生的热量越多。
【分析】（1）通过U型管中液面高度的变化，判断电路中热量的多少，是转换法的利用；
（2）当电流和时间相同时，电阻越大， 电流产生的热量越多；当电阻和时间相同时，电流越大， 产生的热量越多。
25．【答案】（1）解：电源电压
答：该电路电源电压为12V；
（2）解：通电5分钟电流通过电阻产生的热量
答：通电5分钟电流通过电阻产生的热量为4320J。
【知识点】欧姆定律及其应用；焦耳定律的应用
【解析】【分析】（1）根据公式U=IR，可求出电压；
（2）根据公式Q=I2Rt，可求出热量。
26．【答案】（1）解：已知R1＝10Ω，R2＝5Ω，当只闭合开关S2，断开S1、S3时，R1和R2串联，则
当电流表的示数为0.4A，电源电压为
答：电源电压为6V；
（2）解：当闭合开关S1、S3，断开S2时，R1和R2并联，因为U＝6V，R1＝10Ω，那么通过R1的电流
通电10s内电阻R1产生的热量
答：通电10s内电阻R1产生的热量为36J。
【知识点】电阻的串联；欧姆定律及其应用；焦耳定律的应用
【解析】【分析】（1）根据串联电路电阻关系，计算电阻；根据电流和电阻的乘积，计算电压；
（2）利用电压和电阻的比值， 计算电流；利用电流、电阻和时间，可以计算电流产生的热量。
27．【答案】（1）解：由电路图可知，电热丝R工作时，衔铁与工作电路中上触点接触，电热丝R单独连接在工作电路中，其两端电压U工作=220V，由题意可知，电热丝的阻值R=55Ω，根据欧姆定律可以得出，电热丝R工作时的电流为
答：电热丝R工作时的电流为4A。
（2）解：电热丝通电时间为t=10s，由焦耳定律得，电热丝通电10s产生的热量为
答：电热丝R通电10s产生的热量为8800J。
（3）解：由控制电路图可知，控制电路的电源电压U=6V，电磁铁、热敏电阻R1和滑动变阻器R2串联在控制电路中，则流过三者的电流相等，不计电磁铁的电阻，电磁铁相当于一条导线，则电路中总电阻为
当控制电路电流I≥0.05A时，衔铁被吸合，电热丝R停止工作，同时红灯亮蜂鸣器响发出报警信号，由欧姆定律可知，此时电路中总电阻为
此时，滑动变阻器阻值R2=70Ω，则热敏电阻R1的阻值为
由欧姆定律可知电路中总电阻越小电流越大，则根据题意只要热敏电阻R1≤50Ω，电路就会发出报警，由题中表格可知，温度越高，热敏电阻R1越小，查询表格数据可知，对应热敏电阻R1=50Ω的温度为60℃，则当调节滑动变阻器R2=70Ω时，烘干机内温度至少为60℃会发出报警信号。
答：当调节滑动变阻器R2=70Ω时，烘干机内温度至少60℃会发出报警信号。
【知识点】电阻的串联；欧姆定律及其应用；焦耳定律的应用
【解析】【分析】（1）根据电压和电阻的比值， 计算电流；
（2）根据电流、电阻和时间，可以计算电流产生的热量；
（3）利用电压和电流的比值， 计算电阻；结合测量电流电阻规律，计算部分电阻。
1 / 1初中物理试卷 沪科版 九下 16.4 科学探究：电流的热效应
一、单选题
1．（2023九上·石景山月考）如图所示四种家用电器中，主要利用电流热效应工作的是（ ）
A．洗衣机 B．电暖器
C．电脑 D．电风扇
【答案】B
【知识点】电流的热效应
【解析】【解答】A．洗衣机主要是将电能转化为机械能，而不是内能，A不符合题意；
B．电暖气主要是利用电能转化内能，利用电流的热效应工作的，B符合题意；
C．电脑主要是将电能转化为光能，传递信息和声音，C不符合题意；
D．电风扇主要是将电能转化为机械能，而不是内能，D不符合题意。
故答案为：B。
【分析】电暖气主要是利用电能转化内能，利用电流的热效应工作的。
2．（2023九上·淄博期末）下列厨房用品的工作原理与物理知识相对应的是（ ）
A．电冰箱—液态制冷剂升华吸热
B．微波炉—次声波能够加热食品
C．电烤箱—电流的热效应
D．高压锅—沸点随气压的增大而降低
【答案】C
【知识点】沸点及沸点与气压的关系；声与能量；电流的热效应
【解析】【解答】A．电冰箱中的液态制冷剂应该是汽化吸热，A不符合题意；
B．微波炉是靠电磁波加热食物，B不符合题意；
C．电烤箱是利用电流的热效应加热的，C符合题意；
D．高压锅中沸点随气压的增大而升高，D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】液体变为气体是汽化现象；微波炉利用微波加热食品；电热器利用电流的热效应工作；液体的沸点和大气压有关。
3．（2023九上·西城期末）如图所示的四种用电器中，主要利用电流热效应工作的是（ ）
A．电煮锅
B．迷你电冰箱
C．扫地机器人
D．笔记本电脑
【答案】A
【知识点】电流的热效应
【解析】【解答】A．电煮锅工作时，主要把电能转化为内能，是利用电流的热效应工作的，A符合题意；
B．迷你电冰箱工作时，主要将电能转化机械能，不是利用电流热效应工作的，B不符合题意；
C．扫地机器人工作时，主要把电能转化为机械能，不是利用电流的热效应工作的，C不符合题意；
D．笔记本电脑工作时，主要将电能转化为光能和声能，少部分转化为内能，不是利用电流热效应工作的，D不符合题意。
故答案为：A。
【分析】电煮锅工作时，主要把电能转化为内能，是利用电流的热效应工作的。
4．（2023九上·槐荫期末）小宇用如图电暖扇取暖时发现：电暖扇热的发烫，而与之串联的导线却不怎么热。通过思考，提出四个问题，其中最有探究价值且易于探究的科学问题是（ ）
A．电流产生的热量多少与哪些因素有关？
B．电流产生的热量多少与电流大小有什么关系？
C．电流产生的热量多少与电阻大小有什么关系？
D．电流产生的热量多少与通电时间有什么关系？
【答案】C
【知识点】焦耳定律的应用
【解析】【解答】电暖扇热的发烫，而与之串联的导线却不怎么热，说明电流通过电暖扇产生的热量远远大于电流通过导线产生的热量，而电暖扇与导线串联，通过它们的电流相等，通电时间相同，它们产生的热量不同，根据Q=I2Rt可知，其原因是因为它们的电阻不同，所以针对此现象提出最有探究价值且易于探究的科学问题是：电流产生的热量多少与电阻大小有什么关系？C符合题意，ABD不符合题意。
故答案为：C。
【分析】通过它们的电流相等，通电时间相同，它们产生的热量不同，根据Q=I2Rt可知，其原因是因为它们的电阻不同。
5．（2023九上·北京市期末）如图所示的家用电器中，主要是利用电流热效应工作的是（ ）
A．数码照相机 B．电风扇
C．电饭锅 D．电视机
【答案】C
【知识点】电流的热效应
【解析】【解答】A．数码照相机工作时主要把电能转化为光能，不是利用电流热效应工作，A不符合题意；
B．电风扇工作时主要把电能转化为机械能，不是利用电流热效应工作，B不符合题意；
C．电饭锅工作时主要把电能转化为内能，是利用电流热效应工作，C符合题意；
D．电视机工作时主要把电能转化为光能和声能，不是利用电流热效应工作，D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】电流通过导体产生热量，是电流的热效应，电热器利用了电流的热效应工作。
6．（2022九上·长汀月考）我国研发智能加热织物，为北京冬奥会运动员提供保暖服装，如图。该服装应用了电流的热效应，发现其规律的科学家是（ ）
A．焦耳 B．安培 C．瓦特 D．伏特
【答案】A
【知识点】电流的热效应
【解析】【解答】A．焦耳是通过实验研究出电流热效应规律的科学家，A符合题意；
B．安培发现了判断通电螺线管磁极与电流方向关系的安培定则，B不符合题意；
C．瓦特对蒸汽机的发明、改进及蒸汽机的广泛应用，直接推动了热力学理论的研究和发展，C不符合题意；
D．伏特因发明电堆而出名，D不符合题意。
故答案为：A。
【分析】焦耳首先发现了电流的热效应。
7．（2022九上·梁溪期中）如图，某同学将一张细条状铝箔纸的两端分别压在干电池的正负极，发现铝箔纸发热并燃烧，关于该实验的分析正确的是（ ）
A．实验时干电池的正极与正极相连
B．用普通干燥的纸代替铝箔纸也能燃烧起来
C．实验中铝箔纸中没有电流通过
D．该实验反映了短路带来的危害
【答案】D
【知识点】电路的三种状态；焦耳定律的应用
【解析】【解答】A．由题意可知，实验时干电池的正、负极通过铝箔纸连接在一起，形成了通路，所以干电池应该正极与负极依次连接，A不符合题意；
B．普通干燥的纸是绝缘体，所以实验用普通纸代替铝箔纸不能燃烧，B不符合题意；
C．实验中铝箔纸是导体，用它把电源正负极连接，形成了通路，所以铝箔纸中有电流通过，C不符合题意；
D．铝箔纸是导体，它相当于导线，用它把电源正负极连接，发生了短路，造成电流过大，会产生过多的热量，所以该实验反映了短路带来的危害，D符合题意。
故答案为：D。
【分析】干燥的纸不容易导电，是绝缘体；导体连接电源两极时，造成电源短路；电路中的电流过大时，产生的热量过多。
8．（2022·株洲）如图是探究“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，通电前A、B两个U形管内的液面相平，通电一定时间后，通过R1、R2的电流分别为I1、I2，则（ ）
A．I1＝I2，A管中的液面较低 B．I1＝I2，A管中的液面较高
C．I1＞I2，A管中的液面较低 D．I1＞I2，A管中的液面较高
【答案】D
【知识点】焦耳定律
【解析】【解答】由图可知，右侧两电阻丝并联后与左侧电阻丝串联，并联电路中干路电流等于各支路电流之和，所以I1>I2，AB不符合题意；
由Q＝I2Rt可知，通电时间相同时，I1>I2，R1＝R2＝5Ω，所以左侧电阻产生的热量较多，密闭空气吸收热量后，体积不变，压强变大，左侧容器内气体的压强与大气压的差值较大，A测玻璃管液面较高。
故答案为：D。
【分析】根据并联电路中干路电流等于各支路电流之和，判断电流关系；根据Q＝I2Rt，判断产生的热量多少。
9．（2022·通辽）在“探究电流通过导体产生的热量与哪些因素有关”的实验中，某同学采用了如图甲、乙所示的实验装置（两个透明容器中封闭着等量的空气）。下列说法正确的是（ ）
①U形管中液面高度变化主要是由液体热胀冷缩引起的
②图甲装置能探究电流通过导体产生的热量与电阻的关系
③图乙实验过程中右边透明容器中电阻丝阻值应该等于10Ω
④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”的现象
A．①② B．②③ C．②④ D．③④
【答案】C
【知识点】焦耳定律
【解析】【解答】①U形管中液面高度变化主要是由透明容器中空气的热胀冷缩引起的，故①错误；
②图甲装置中，两电阻串联，电流相等，电阻不相等，能探究电流通过导体产生的热量与电阻的关系，故②正确；
③图乙实验过程中右边两个电阻丝并联，右边容器中的电阻通过的电流与左边电阻丝通过的电流不相等，探究的是电热与电流的关系，需要保持电阻相同，故阻值应该等于5Ω，故③错误；
④电炉丝热与电炉丝相连的导线串联，电流相等，电阻不相等；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”的现象，故④正确；故①③错误，②④正确。
故答案为：C。
【分析】U形管中液面高度变化主要是由透明容器中空气的热胀冷缩引起的；两电阻串联，电流相等，电阻不相等，能探究电流通过导体产生的热量与电阻的关系；探究的是电热与电流的关系，需要保持电阻相同；电炉丝热与电炉丝相连的导线串联，电流相等，电阻不相等，可以解释热量不同现象。
10．（2022·梧州）下列属于防止电流热效应产生危害的实例是（ ）
A．家里使用电热水壶烧水 B．利用电视机后盖的小孔散热
C．家里使用电饭锅煮饭 D．小佳妈妈使用电熨斗熨衣服
【答案】B
【知识点】电流的热效应
【解析】【解答】A．使用电热水壶烧水，将电能转化为内能，属于利用电流的热效应，A不符合题意；
B．电视机的后盖有很多孔，是为了防止电热产生危害，B符合题意；
C．家里使用电饭锅煮饭，消耗电能转化为内能，属于利用电流的热效应，C不符合题意；
D．小佳妈妈使用电熨斗熨衣服，将电能转化为内能，属于利用电流的热效应，D不符合题意。
故答案为：B。
【分析】电流通过导体产生热量，电热产生危害时，需要散热。
11．（2022·柳州）在“探究通电导体放出的热量跟哪些因素有关”的实验中发现，电路中的电阻丝温度升高而导线温度没有明显变化，这是因为二者的（ ）
A．电阻不同 B．电流不同
C．密度不同 D．通电时间不同
【答案】A
【知识点】焦耳定律的应用
【解析】【解答】导线和电阻丝串联连接，由于电阻丝的阻值远远大于导线的阻值，而串联电路处处电流相等，因此通过电阻丝和导线中的电流和通电时间都相等，由Q=I2Rt可知，在电流和通电时间都相同时，电阻丝产生的热量较多，导线产生的热量较少，所以电路中的电阻丝温度升高而导线温度没有明显变化，A符合题意，BCD不符合题意。
故答案为：A。
【分析】电流和通电时间相同时，电阻越大， 产生的热量越多。
二、多选题
12．（2023九上·东城期末）小东想探究电流通过导体产生的热量与电阻是否有关。他连接了如图所示的电路进行实验，其中两个完全相同的烧瓶内分别装有初温相同的煤油，温度计及阻值为R1和R2的发热电阻丝。下列说法中正确的是（ ）
A．为了便于探究，两烧瓶内装的煤油质量应相等
B．发热电阻丝R1和R2的阻值应该不同
C．本实验是通过调节滑动变阻器滑片的位置来改变自变量的
D．此实验中用温度计示数变化的大小间接反映电流产生热量的多少
【答案】A,B,D
【知识点】焦耳定律的应用
【解析】【解答】AD．实验中电流产生的热量不易直接测量，可给质量相等的煤油加热，根据 可知，煤油升高的温度越高，说明电阻丝放出的热量越多，故通过温度计示数变化的大小反映产生热量的多少，AD符合题意；
B．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，根据控制变量法可知，研究与其中一个因素的关系时，要控制另外两个因素不变。研究电流通过导体产生的热量与电阻是否有关，要控制电流和通电时间相同（题中两电阻丝串联，则通过两阻丝的电流和通电时间相同），只改变电阻大小，发热电阻丝R1和R2的阻值应该不同，B符合题意；
C．探究电流通过导体产生的热量与电阻是否有关，烧瓶内电阻大小是自变量，产生的热量是因变量，C不符合题意。
故答案为：ABD。
【分析】根据 ，可求出热量的多少；研究与其中一个因素的关系时，要控制另外两个因素不变。研究电流通过导体产生的热量与电阻是否有关，要控制电流和通电时间相同；探究电流通过导体产生的热量与电阻是否有关，烧瓶内电阻大小是自变量，产生的热量是因变量。
13．（2023九上·潍坊期末）如图是探究“影响电流热效应因素”的实验装置，将R1、R2两电阻丝密封在两只完全相同的烧瓶内，且R1＞R2，瓶内装入等质量的煤油，下列说法正确的是（ ）
A．烧瓶内选用比热容较小的液体，可以使实验现象更明显
B．该装置可以探究电流通过电阻丝产生的热量与电阻大小的关系
C．实验中通过温度计示数的变化来比较电阻丝产生热量的多少
D．若要比较水和煤油的比热容大小，只需将一个烧瓶内的煤油换成等质量的水即可
【答案】A,B,C
【知识点】焦耳定律的应用
【解析】【解答】A．烧瓶内选用比热容较小的液体，吸收相同的热量时，液体温度变化较大，实验效果明显，A符合题意；
B．本装置两个电阻串联，电流相同，电阻的大小不同，故探究的是电流通过电阻丝产生的热量与电阻大小的关系，B符合题意；
C．电流通过电阻丝产生的热量越多，液体吸收的热量越多，温度上升得越多，故可以根据温度计的示数的变化来判断电阻丝产生热量的多少，C符合题意；
D．若要比较水和煤油的比热容大小，则需要采用相同热源进行加热，所以还需要控制两瓶中的电阻丝相同，保证电阻丝相同的时间内放出的热量相同，D不符合题意。
故答案为：ABC。
【分析】烧瓶内选用比热容较小的液体，吸收相同的热量时，液体温度变化较大；两个电阻串联，电流相同，电阻的大小不同，故探究的是电流通过电阻丝产生的热量与电阻大小的关系；可以根据温度计的示数的变化来判断电阻丝产生热量的多少；要比较水和煤油的比热容大小，则需要采用相同热源进行加热，所以还需要控制两瓶中的电阻丝相同，保证电阻丝相同的时间内放出的热量相同。
14．（2022·盘锦）如图所示电路，电源电压不变，R1为定值电阻，R2为滑动变阻器。闭合开关S，R2的滑片在某一端点时，电压表的示数为4.5V，电流表的示数为I1；移动滑片到某一位置时，电压表的示数变化了0.5V，电流表的示数为I2，且I1∶I2=3∶4，此时R2连入电路的电阻与R1相差5Ω。下列结论正确的是（ ）
A．电源电压是4.5V
B．R1的阻值是5Ω
C．电流表示数为I2时，10s内R2产生的热量是16J
D．R2的最大阻值是15Ω
【答案】B,C,D
【知识点】欧姆定律及其应用；焦耳定律的应用
【解析】【解答】A．由电路图知道，R1与R2串联，电压表测R2两端的电压，电流表测电路中的电流，由于“I1∶I2=3∶4”说明电流表的示数为I1时，R2接入电路的电阻最大，即R2的滑片在左端，此时电压表的示数为4.5V，当移动滑片到某一位置时，电压表的示数变化了0.5V，说明此时电压表的示数是减小为4V，设电源电压为U，则由欧姆定律及串联电路电压的特点知道，电流表的示数为I1时①
电流表的示数为I2时②
因为I1∶I2=3∶4，由①②解得，电源电压U=6V，A不符合题意；
B．根据题意知道，当电流表的示数为I2时，R2连入电路的电阻与R1相差5Ω，由于此时电压是6V，R2两端电压是4V，由串联特点知道，R1小于R2，且③
由串联分压知道此时④
由③④解得R1=5Ω
R2=10Ω
B符合题意；
C．由欧姆定律知道
由焦耳定律知道，电流表示数为I2时，10s内R2产生的热量是
C符合题意；
D．根据题意知道，电流表的示数为I1时，R2接入电路的电阻最大，且最大值
D符合题意。
故答案为：BCD。
【分析】根据串并联电路电压电流特点，结合欧姆定律公式及电功率公式P＝UI、焦耳定律公式进行解答。
三、填空题
15．（2022九上·广州期末）小明在一次野炊活动中，由于没带火柴，他将中间剪得较窄的口香糖锡箔纸（可看作导体）接在干电池正负两级上，如图所示，锡箔纸较窄处就会先燃烧起来。这是因为较窄处 较大，根据 可知，相同时间内产生的热量较多。
【答案】电阻；Q=I2Rt
【知识点】影响电阻大小的因素；焦耳定律的应用
【解析】【解答】将中间剪得较窄的口香糖锡箔纸（可看作导体）接在干电池正负两级上，较宽处和较窄处电流相等，较窄处横截面积小，电阻较大，根据Q=I2Rt可知，相同时间内产生的热量较多，温度较高，达到纸的着火点，所以锡箔纸较窄处就会先燃烧起来。
【分析】导体的电阻和材料、长度、横截面积有关；当电流和时间相同时，电阻越大， 产生的热量越多。
16．（2022·湘潭）如图所示，烧瓶里装有质量和初温都相同的煤油，两电阻丝的阻值不同。闭合开关，通过两电阻丝的电流 ，两电阻丝产生的热量 （均填“相等”或“不相等”）。如果将某一烧瓶里的煤油换成0.2kg的水，温度升高5℃，水吸收的热量是 J。
【答案】相等；不相等；4.2×103
【知识点】热量的计算；焦耳定律的应用
【解析】【解答】由图可知，该电路为串联电路，两电阻丝串联接入电路中；因为在串联电路中电流处处相等，所以通过两电阻丝的电流是相等的。
在通电时间、电流相同时，电阻越大，产生的热量越多，所以电流通过两电阻丝产生的热量是不相等的。
水吸收的热量为Q吸=c水m水(t-t0)=4.2×103J/(kg ℃)×0.2kg×5℃=4.2×103J
【分析】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；根据物体的比热容、质量和温度差的乘积，计算热量。
四、实验探究题
17．（2023九上·石景山月考）小洋为了探究“电流通过导体产生的热量与其中电阻大小是否有关”，她连接了如图所示的电路进行实验，其中两个完全相同的甲、乙烧瓶内分别装有质量相等、初温均为t0=25℃的煤油，两个电热丝的阻值分别为R1=5Ω、R2=10Ω。闭合开关，一段时间后，甲、乙烧瓶内温度计的示数分别为t1=30℃、t2=34℃，断开开关，请回答：
（1）实验中，电流通过导体产生热量的多少用 来反映；
（2）根据上述现象可知，电流通过 （选填“R1”或“R2”）产生的热量多；
（3）小洋同学想在较短时间内看到明显的实验现象。请提出一条合理的改进建议 。
【答案】（1）温度计示数的变化
（2）R2
（3）选择阻值更大的电热丝替换R2，使两电热丝阻值差别大些
【知识点】焦耳定律的应用
【解析】【解答】（1）根据转换法，实验中电流通过导体产生热量的多少用温度计示数的变化来反映。
（2）由题可知，烧瓶内煤油的初温都是25℃，闭合开关，一段时间后，甲、乙烧瓶内温度计的示数分别为t1=30℃、t2=34℃，乙烧瓶温度变化量更大，所以电流通过R2产生的热量多。
（3）小洋同学想在较短时间内看到明显的实验现象，需两个烧瓶的温度计的示数变化差距更大，可以选择阻值更大的电热丝替换R2，使两电热丝阻值差别大些。
【分析】（1）实验中电流通过导体产生热量的多少用温度计示数的变化来反映；
（2）烧瓶温度变化量更大的产生的热量多；
（3）想在较短时间内看到明显的实验现象，选择阻值更大的电热丝替换R2，使两电热丝阻值差别大些。
18．（2023九上·北京市期末）小明为了探究“电流通过导体产生热量与电阻大小是否有关”，选择的实验器材有：如图所示的甲、乙两个完全相同的烧瓶，两个烧瓶口都盖有胶塞并插入相同规格的温度计，烧瓶内装入质量和初温相等的煤油，阻值为R1和R2的电阻丝，R1=5Ω，R2=10Ω，阻值不随温度变化，电压不变的电源、调零的电流表、开关、滑动变阻器各一个，导线若干。小明设计的实验电路如图所示。
（1）实验中用 反映电流通过电阻丝产生热量的多少；
（2）为完成该探究实验，还需添加的测量仪器是： ；
（3）以下是该探究实验主要的实验步骤，请你将其补充完整：
①将图中的装置甲、滑动变阻器、电流表等电路元件串联接入电路中， ；
②闭合开关S，调节滑动变阻器滑片P到适当位置，使电流表的示数为I，记录电阻R1的阻值和温度计的示数t0，同时开始计时，通电时间为2min时，记录此时温度计的示数t；
③ ；
④利用公式Δt=t-t0计算出每次实验中煤油升高的温度，并记录在表格中；
（4） 请画出该实验的实验数据记录表格；
（5） 小红想出另一个实验方案也能完成这个实验探究，请你帮小红画出实验电路图。
【答案】（1）温度计示数变化
（2）秒表
（3）将滑动变阻器的滑片移到阻值最大处；断开开关S，将图中的装置乙替换装置甲并将滑动变阻器的滑片移到阻值最大处，闭合开关S，调节滑动变阻器滑片P到适当位置，使电流表的示数为I，记录电阻R2的阻值和温度计的示数t0，同时开始计时，通电时间为2min时，记录此时温度计的示数t′
（4）
实验次数 电阻大小R/Ω 初温t0/℃ 末温t/℃ 升高的温度Δt/℃
1
2
（5）
【知识点】焦耳定律
【解析】【解答】（1）实验中电流通过电热丝产生的热量越多，煤油吸收的热量越多，温度升高的越高，所以实验中用温度计示数变化表示电流通过电热丝产生热量的多少。
（2）实验中需要测量加热的时间，所以需要用到秒表。
（3）①为了保护电路，在连接电路时，将滑动变阻器的滑片移到阻值最大处。
③探究“电流通过导体产生热量与电阻大小是否有关”实验中，根据控制变量法可知，需控制通过电阻的电流以及通电时间相同，电阻大小不同。因此断开开关S，将图中的装置乙替换装置甲并将滑动变阻器的滑片移到阻值最大处，闭合开关S，调节滑动变阻器滑片P到适当位置，使电流表的示数为I，记录电阻R2的阻值和温度计的示数t0，同时开始计时，通电时间为2min时，记录此时温度计的示数t′。
（4）根据实验要求，控制通电时间、通过电阻丝的电流大小相同，改变电阻的大小，用煤油升高的温度Δt的大小表示电流通过电阻丝R产生热量的多少，据此设计记录数据的表格如下所示
实验次数 电阻大小R/Ω 初温t0/℃ 末温t/℃ 升高的温度Δt/℃
1
2
（5）根据控制变量法可知，研究电流通过导体产生的热量与电阻的大小有关，为达到通过电阻的电流相同的目的，可以把滑动变阻器与电阻R1、R2串联在电路中，电路图如下图所示
【分析】（1）探究电流产生热量的多少时，通过温度的变化可以反应热量的多少；
（2）探究电流产生热量的影响因素时，需要秒表测量时间；
（3）探究电流产生的热量和电阻的关系时，改变接入电路中的电阻，利用滑动变阻器串联来保持电流不变；通过计算相同时间，观察被加热的物体的温度变化；
（4）根据实验需要测量的数据，设计实验记录表；
（5）根据不同电阻串联，可以保持电流相等，可以探究电流产生热量和电阻的关系。
19．（2023九上·淄博期末）如图所示为“探究电流通过导体产生的热量跟 的关系”的实验装置。串联电路可保证通电时间和 相同，实验中用U形管内液面高度差的大小来反映电流通过导体产生热量的多少，这种方法叫 （选填“控制变量”或“转换”）法。通电一段时间后，左侧容器内空气吸收的热量比右侧的 （选填“多”或“少”）。
【答案】电阻；电流；转换；少
【知识点】焦耳定律
【解析】【解答】由电路图可知两电阻串联，通过两个电阻的电流和通电时间相同，电阻不同，所以探究的是电流通过导体产生的热量跟电阻的关系。电热丝对空气盒内的空气加热，空气受热膨胀，使U形管内的液柱变化，通过U形管内液面高度差可以判定电阻产生热量的多少，这是转换法的应用。通电一段时间后，左侧U形管的液面高度差小于右侧U形管的液面高度差，说明左侧容器内空气吸收的热量比右侧的少，说明电流和通电时间相同时，电阻越大，产生的热量越多。
【分析】探究电流产生热量和电阻的关系时保持电流和时间相同；根据U型管中液面高度差反应热量的多少，是转换法。
20．（2023九上·通州期末）小瑞猜想导体的电阻越大，电流通过导体产生的热量就越多。为了验证猜想，他准备好三个完全相同的烧瓶，烧瓶内装有质量相等、初温相同的煤油，并将三段阻值不同的电阻丝（），浸在煤油中，再用带有规格完全相同的温度计的橡胶塞封住瓶口，如图甲所示。然后他将电源、开关、电流表、滑动变阻器、图甲中的烧瓶①、导线连成如图乙所示的电路。
小瑞进行了如下操作：
a.闭合开关，移动滑动变阻器滑片到适当位置，电流表的示数为I，通电一段时间后，将温度计的初温、末温和的大小记入表格中；
b.断开开关，用烧瓶②替换下烧瓶①，闭合开关，通电一段时间后，将温度计的初温、末温和的大小记入表格中；
c.断开开关，用烧瓶③替换下烧瓶②，闭合开关，通电一段时间后，将温度计的初温、末温和的大小记入表格中；
d.用算出三次实验中温度计示数变化量。
请你分析并回答下列问题：
实验完毕后，小华认为小瑞的实验操作不能验证他的猜想。其理由是： 。
【答案】没有控制电流大小和时间
【知识点】焦耳定律的应用
【解析】【解答】由于小瑞是通过更换烧瓶（即更换电阻丝）来进行实验的，由于电阻丝阻值不同，在更换电阻丝后，电路中的电流会发生改变，实验时并并没有调节滑片的位置使得电流不变，且没有控制通电时间相同，所以不能验证自己的猜想。
【分析】通过更换烧瓶（即更换电阻丝）来进行实验的，由于电阻丝阻值不同，在更换电阻丝后，电路中的电流会发生改变。
21．（2022九上·平谷期末）小阳想探究“电流通过导体产生热量多少与电阻的关系”，连接了如图所示的实验装置进行实验。在他设计实验时，烧瓶里选用的液体的种类和质量应该 （选填“相同”或“不同”）；烧瓶中的电阻丝、阻值 （选填“相同”或“不同”）；电流产生热量的多少是通过 来反映的。
【答案】相同；不同；温度计示数的变化
【知识点】焦耳定律的应用
【解析】【解答】电阻丝产生的热量不易直接观察，可使给种类和质量相同的液体加热，根据有，可知，液体吸热越多，温度升高得越多，采用了转换法。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。要研究电流产生的热量与电阻的关系，由控制变量法，要控制通过电阻的电流和通电时间相同，只改变电阻大小，故烧瓶中的电阻丝、阻值不同；根据转换法，电流产生热量的多少是通过温度计示数的变化来反映的。
【分析】研究电流产生的热量与电阻的关系，由控制变量法，要控制通过电阻的电流和通电时间相同，只改变电阻大小；电流产生热量的多少是通过温度计示数的变化来反映的。
22．（2023九上·朝阳期末）小阳同学在探究电流通过导体产生的热量与哪些因素有关时，采用了如图所示的实验装置，实验中他将1、2和3、4导线分别接到电源两端进行实验。
（1）在此实验中电流产生的热量不易观察，可将其转换为U型管中 ，转换的依据是 ；
（2）若要探究电流产生的热量与电流的大小是否有关，应采用 （选填：“图甲”或“图乙”）所示的实验装置，理由是 。
【答案】（1）液面高度的变化；本实验中密闭容器中的电阻丝上产生的热量会使密闭容器中的空气被加热而膨胀，产生的压力会使U型管两边的液面高度发生变化；而且电阻丝产生的热量越多，空气温度越高，体积膨胀越厉害，U型管两边液面高度变化越大，所以可将产生的热量转化为U形管中液面高度的变化。
（2）图乙；图乙中密闭容器中的电阻丝的电阻相同，电流不同
【知识点】焦耳定律
【解析】【解答】（1）本实验中密闭容器中的电阻丝上产生的热量会使密闭容器中的空气被加热而膨胀，产生的压力会使U型管两边的液面高度发生变化；而且电阻丝产生的热量越多，空气温度越高，体积膨胀越厉害，U型管两边液面高度变化越大，所以可将产生的热量转化为U形管中液面高度的变化。
（2）探究电流产生的热量与电流大小的关系，应控制电阻丝电阻相同，电流不同，图乙中，左右密闭容器中的电阻丝电阻相同，左边密闭容器中的电阻丝接在干路上，右边密闭容器中电阻丝在支路上，因此通过两根电阻丝的电流不同，故答案为：图乙。
【分析】（1）探究电流产生热量的多少时，通过U型管中液面高度变化反应热量的多少，是转换法的利用；
（2）探究电流产生的热量和电流的关系，需要改变电流，保持电阻一定。
23．（2023九上·昌平期末）某同学想探究电流通过导体产生的热量与电流、电阻、通电时间是否有关。他连接了如图所示的电路进行实验，其中两个完全相同的烧瓶内分别装有质量和初温都相同的煤油，以及阻值为R1和R2的电阻丝（R1=5Ω，R2=10Ω），记录相关数据。闭合开关一段时间后，记录此时两个温度计的示数，根据上述实验，回答下列问题：
（1）该实验探究的问题是电流通过导体产生的热量与 是否有关。
（2）该实验中，为控制变量，电阻丝R1和R2 。（选填“并联”或“串联”）
（3）该实验中，电流通过导体产生热量的多少用 来反映。
【答案】（1）电阻
（2）串联
（3）温度计的示数变化
【知识点】焦耳定律
【解析】【解答】（1）由图可知，两电阻丝串联，则通过两电阻丝的电流和通电时间是相同的，电阻不同，所以探究的是电流通过导体产生的热量与电阻的关系。
（2）电流通过导体产生的热量可能与电流、电阻、通电时间是否有关，由图可知，本装置是探究电流通过导体产生的热量与电阻的关系，要控制通过电阻丝R1和R2的电流和通电时间相同，故电阻丝R1和R2应串联接入电路。
（3）当电阻丝通电后，产生的热量被煤油吸收，煤油吸收热量，温度升高，所以本实验是通过温度计的示数变化反映电流产生的热量多少。
【分析】（1）当电流和通电时间相同时，可以探究电流产生热量和电阻的关系；
（2）在串联电路中，电流处处相等；
（3）电流产生热量的多少，通过被加热物体的温度变化反应。
24．（2022九上·长汀月考）探究电流通过导体产生的热量与哪些因素有关。
（1）实验中通过观察 的变化来比较电流通过电阻产生热量的多少，这是运用了
的科学研究方法；
（2）实验结论：观察图甲中的A、B管，在通电时间相等时，发现B管液面高度差较大，则表明电流通过导体产生的热量多少与 有关。采用图乙实验装置，可以得出结论：在电阻和通电时间相同时， 越大，电流产生的热量越多。
【答案】（1）U形管液面高度差；转换法
（2）电阻；电流
【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，实验中通过U形管液面高度差的变化来反映，U形管液面高度差越大，说明电阻产生的热量越多，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，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，在通电时间相等时，发现B管液面高度差较大，则表明电流通过导体产生的热量多少与电阻有关。
在乙图中，右侧容器的外部，将一个电阻和这个容器内的电阻并联，再接入原电路，由于并联电路有分流作用，所以通过左侧容器中电阻的电流大于通过右侧容器中电阻的电流，左侧U形管液面高度差较大，说明左侧容器内电阻丝产生的热量较多，可以得到在电阻、通电时间相同的情况下，电流越大，电流通过电阻产生的热量越多。
【分析】（1）通过U型管中液面高度的变化，判断电路中热量的多少，是转换法的利用；
（2）当电流和时间相同时，电阻越大， 电流产生的热量越多；当电阻和时间相同时，电流越大， 产生的热量越多。
五、计算题
25．（2023九上·天桥期末）如图所示电路，电阻R的阻值为10Ω，闭合开关后，电流表示数为1.2A。请计算：
（1）电源电压U；
（2）通电5分钟，电流通过电阻产生的热量。
【答案】（1）解：电源电压
答：该电路电源电压为12V；
（2）解：通电5分钟电流通过电阻产生的热量
答：通电5分钟电流通过电阻产生的热量为4320J。
【知识点】欧姆定律及其应用；焦耳定律的应用
【解析】【分析】（1）根据公式U=IR，可求出电压；
（2）根据公式Q=I2Rt，可求出热量。
26．（2022·襄阳）在如图所示电路中，电源电压不变，R1＝10Ω，R2＝5Ω。
（1）当只闭合开关S2，断开S1、S3时，电流表的示数为0.4A，求电源电压；
（2）当闭合开关S1、S3，断开S2时，求通电10s内电阻R1产生的热量。
【答案】（1）解：已知R1＝10Ω，R2＝5Ω，当只闭合开关S2，断开S1、S3时，R1和R2串联，则
当电流表的示数为0.4A，电源电压为
答：电源电压为6V；
（2）解：当闭合开关S1、S3，断开S2时，R1和R2并联，因为U＝6V，R1＝10Ω，那么通过R1的电流
通电10s内电阻R1产生的热量
答：通电10s内电阻R1产生的热量为36J。
【知识点】电阻的串联；欧姆定律及其应用；焦耳定律的应用
【解析】【分析】（1）根据串联电路电阻关系，计算电阻；根据电流和电阻的乘积，计算电压；
（2）利用电压和电阻的比值， 计算电流；利用电流、电阻和时间，可以计算电流产生的热量。
27．（2022·河池）如图所示为某智能烘干机的简化电路原理图，其工作电路由电压为220V的电源、阻值为55Ω的电热丝R、红灯L和蜂鸣器组成；控制电路由电源U、电磁铁（线圈电阻忽略不计）、开关S、热敏电阻R1和滑动变阻器R2组成；R1的阻值随温度变化的关系如下表所示。当控制电路电流I≥0.05A时，衔铁被吸合，电热丝R停止工作，同时红灯亮蜂鸣器响发出报警信号，表明烘干机内温度过高。
温度 90 80 66 60 50 46 40 36 35
10 20 40 50 70 80 100 120 130
（1）电热丝R工作时的电流为多少？
（2）电热丝R通电10s产生的热量为多少？
（3）已知控制电路的电源电压U=6V，当调节滑动变阻器R2=70Ω时，烘干机内温度至少多高会发出报警信号？
【答案】（1）解：由电路图可知，电热丝R工作时，衔铁与工作电路中上触点接触，电热丝R单独连接在工作电路中，其两端电压U工作=220V，由题意可知，电热丝的阻值R=55Ω，根据欧姆定律可以得出，电热丝R工作时的电流为
答：电热丝R工作时的电流为4A。
（2）解：电热丝通电时间为t=10s，由焦耳定律得，电热丝通电10s产生的热量为
答：电热丝R通电10s产生的热量为8800J。
（3）解：由控制电路图可知，控制电路的电源电压U=6V，电磁铁、热敏电阻R1和滑动变阻器R2串联在控制电路中，则流过三者的电流相等，不计电磁铁的电阻，电磁铁相当于一条导线，则电路中总电阻为
当控制电路电流I≥0.05A时，衔铁被吸合，电热丝R停止工作，同时红灯亮蜂鸣器响发出报警信号，由欧姆定律可知，此时电路中总电阻为
此时，滑动变阻器阻值R2=70Ω，则热敏电阻R1的阻值为
由欧姆定律可知电路中总电阻越小电流越大，则根据题意只要热敏电阻R1≤50Ω，电路就会发出报警，由题中表格可知，温度越高，热敏电阻R1越小，查询表格数据可知，对应热敏电阻R1=50Ω的温度为60℃，则当调节滑动变阻器R2=70Ω时，烘干机内温度至少为60℃会发出报警信号。
答：当调节滑动变阻器R2=70Ω时，烘干机内温度至少60℃会发出报警信号。
【知识点】电阻的串联；欧姆定律及其应用；焦耳定律的应用
【解析】【分析】（1）根据电压和电阻的比值， 计算电流；
（2）根据电流、电阻和时间，可以计算电流产生的热量；
（3）利用电压和电流的比值， 计算电阻；结合测量电流电阻规律，计算部分电阻。
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