18.4 焦耳定律 同步练习 （含答案）2022－2023学年上学期湖北省各地九年级物理期末试题选编

18.4 焦耳定律 同步练习
一、单选题
1．（2022秋·湖北随州·九年级统考期末）将规格都是“ ”的一台电风扇、一台电视机和一只电烙铁分别接入家庭电路中，正常工作相同时间，以下说法正确的是（　　）
A．三个用电器消耗的电能一样多
B．三个用电器均能将电能全部转化为内能
C．三个用电器产生的热量相等
D．可以根据可计算出三个用电器的电阻
2．（2022秋·湖北宜昌·九年级统考期末）我国科研人员研发了第二代高温超导材料，使中国跻身该技术领域国际先进行列。假如在下列用电器和用电工程中用到超导体，哪种应用是正确的（　　）
A．白炽灯灯丝 B．输电线 C．电饭锅发热体 D．保险丝
3．（2022秋·湖北黄石·九年级统考期末）下列说法中正确的是（　　）
A．两只相同的灯泡只有在串联时电流才相同
B．教室里每多开一盏日光灯，教室电路的总电阻都会增大
C．超导体的应用前景是制作高效的电热器
D．铅笔芯、食盐水、大地、人体、硬币都是导体
4．（2022秋·湖北襄阳·九年级统考期末）要使电热器在单位时间产生的热量减少一半，应该（ ）
A．让它两端的电压减少一半
B．使它的电阻减少一半
C．让通过它的电流减少一半
D．使它的电阻和两端电压同时减少一半
5．（2022秋·湖北武汉·九年级统考期末）如图所示是某同学设计的探究电流通过导体时产生热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，U形管中液面高度的变化反映密闭空气温度的变化。下列说法正确的是（　　）
A．通电一段时间，两个透明容器中空气内能增大是通过做功的方式改变的
B．通电一段时间，两个U 形管中液面高度的变化不同说明电流通过导体产生的热量与电阻有关
C．若要探究电流通过导体产生的热量与电流的关系， 右侧透明容器中应接入阻值是 5Ω的电阻
D．若要探究电流通过导体产生的热量与电阻的关系，右侧透明容器中应接入阻值是 10Ω的电阻
6．（2022秋·湖北荆门·九年级统考期末）超导材料的应用具有十分诱人的前景，假如我们已研制出室温下的超导材料，你认为它可作下列哪种用途（ ）
A．白炽灯的灯丝 B．烤火炉的电阻丝 C．保险丝 D．远距离输电线
二、填空题
7．（2022秋·湖北黄冈·九年级统考期末）电热暖手宝（俗称电暖宝）是冬季暖手、暖足的理想用品。有防爆免烫和温控保护装置（温度达到设定温度可自动切断电路）。电暖宝工作时利用了电流的 效应：电暖宝中的温控保护装置在电路中的作用相当于 （选填“电源”“开关”或“用电器”）；电功率越大的电暖宝工作时的总电阻越 （选填“大”或“小）。
8．（2022秋·湖北孝感·九年级期末）如图所示，电源电压不变，先闭合开关S1，电流表示数为0.4A， 再闭合开关S2，电流表示数增加了0.2A，则R1、R2两端电压之比为 ，R1、R2电阻值之比为 ，若电阻R1=5Ω，通电1min 电阻R2产生的热量为 J。
9．（2022秋·湖北襄阳·九年级统考期末）如图所示，是某种电热保暖鞋的工作原理示意图．供电电压6V，R1、R2的阻值分别为3Ω、6Ω，通过旋转扇形开关S，接触不同触点，实现高、中、低三个挡位的转换．保暖鞋在低温挡工作时的电功率是 W，它的高温挡工作1min产生的热量是 J。
三、实验题
10．（2022秋·湖北随州·九年级统考期末）如图所示，是“探究不同物质吸收热量的多少与物质种类有关”的实验装置，小阳选取了质量和初温均相同A和B两种不同液体放入烧瓶进行实验，烧瓶中放入电阻丝R1和R2进行加热，不计热量损失，即可认为电阻丝放出的热量完全被液体A和液体B吸收。
（1）当电阻R1 R2（选填“＝”或“≠”）时，A、B两种液体吸收热量的多少可通过 比较（选填“液体升高的温度”或“加热时间”）。
（2）如图2所示，是小阳根据实验数据绘制的液体A、液体B的温度随时间变化的图象，根据图象可以判断：在控制液体质量、升高的温度相同的前提下，液体A吸收的热量 （选填“大于”或“小于”）液体B吸收的热量； （选填“A”或“B”）液体更适合作发动机的冷却液。
11．（2022秋·湖北鄂州·九年级统考期末）如图所示为“探究电流通过导体时产生的热量与哪些因素有关”实验的部分装置，两个相同的透明容器中封闭着等量的空气。
（1）实验中通过观察 的变化来反映电阻产生热量的多少，此处运用的物理实验方法是 。
（2）连接好电路后闭合开关，通电一段时间，观察到右侧液面高于左侧液面，如图甲所示，可以得到结论是电流通过导体产生的热量与 有关。
（3）如图乙，该装置是探究电流产生的热量跟 的关系，左右两瓶电阻丝产生的热量之比为 。
12．（2022秋·湖北宜昌·九年级统考期末）某学习小组在老师的指导下，探究电流通过导体时产生热量的多少跟什么因素有关；他们用的实验器材如图所示，两个透明容器中密封着等量空气，U形管中液面最初相平，两个密闭容器中都有一段电阻丝；
（1）实验是通过观察两个U形管中 比较电流通过电阻丝产生的热量的多少，这种研究方法称为 ；
（2）图乙实验中，通电后流过A容器电阻的电流和流过B容器电阻的电流的关系是IA＝2IB，A、B电阻在相同时间内产生的热量之比是 ；
（3）家用电器中，如果连接大功率用电器的导线太细，很容易因发热而烧坏绝缘皮甚至引起火灾，可以用图 （选填“甲”、“乙”）探究出的规律进行解释。
13．（2022秋·湖北荆州·九年级统考期末）如图所示，是物理实验小组探究“电流通过导体产生热的多少与什么因素有关”的实验装置。两个透明容器中封闭着等量的空气，且都有一段电阻丝。将透明容器与U形管相连，接入电路。
（1）组装之前，U形管内注入适量墨水，如图是探究在通电时间相同和 相同的情况下，导体产生的热量与 大小是否有关的装置；
（2）实验中通过观察U形管液面高度差变化反映密闭空气温度的变化，这种研究问题的方法是 ；
（3）某实验小组发现通电一段时间后，其中一个U形管中的液面高度几乎不变，发生此现象的原因可能是 。
14．（2022秋·湖北十堰·九年级统考期末）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）实验中通过观察U形管中 变化来比较电流通过电阻丝产生的热量的多少；
（2）如图所示是探究电流产生的热量跟 的关系，通电一段时间 （选填“左瓶”或“右瓶”）内的电阻丝产生的热量多；
（3）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。
15．（2022秋·湖北鄂州·九年级统考期末）如图是小红探究“电流通过导体时产生热量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质量和初温相同的空气。接通电源后，容器中的空气被加热而膨胀，通过观察 U 形管中液面高度的变化比较电流通过电阻丝产生的热量。
（1）小红利用如图的装置是为了探究电流产生的热量与 的关系，通电一段时间后 （填“甲”或“乙”）容器内的电阻丝产生的热量多；
（2）断开电路，让实验装置冷却到初始状态，把乙容器并联的两根电阻丝都放入乙容器中。小红这样做是为了探究电流产生的热量与 的关系，通电一段时间后电阻丝产生的热量 多（填“甲”、 “乙”或“一样”）；
（3）小明利用另一套实验装置（两烧瓶内装质量均为 50g 的煤油）也完成了该实验的探究，你认为 （填“小明”或“小红”）的装置更便于定量研究；
（4）若第（3）问中，闭合开关后，电流表的读数为 0.3A，甲玻璃瓶中的电阻丝R甲的阻值为100Ω，在 1~2min 的时间内，温度计的示数升高了 5℃，若不计热量损失，则玻璃瓶内煤油的比热容为 J（/kg·℃）。
16．（2022秋·湖北宜昌·九年级统考期末）如图所示是探究“电流产生的热量与哪些因素有关”的装置。
(1)如图甲中在两个密闭容器中装有质量相等的空气，并各放置一根阻值不同的电阻丝，此装置可研究电流产生的热量与 的关系；
(2)如图乙两密闭容器中的电阻丝阻值相等，在其中一容器外部并联一个阻值相同的电阻，若图乙中两U形管内液面上升高度相同，则故障可能是 。排除故障后通电相同时间，发现左侧U形管内液面上升较高，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。
(3)为了使乙实验中两侧U形管液面高度差更明显，可将空气盒外电阻换成 （选填“大于”或“小于”）5Ω的电阻。
17．（2022秋·湖北十堰·九年级统考期末）如图所示，在“探究影响电流做功因素”时，小明用两个不同灯泡设计了如图实验．
（1）将L1、L2两灯串联，目的是控制通电时间和 相同，从而探究电流做功多少与 的关系；
（2）小明想要继续探究电流做功与电流大小的关系，应怎样设计实验呢？请你帮他在如图虚线框内画出电路图．
( )
四、计算题
18．（2022秋·湖北宜昌·九年级统考期末）下表为一台电烤箱的铭牌，其内部简化电路如图所示，R1和R2均为电热丝；
××牌电烤箱
额定电压 220V
额定功率 高温挡 1100W
低温挡 440W
电源频率 50Hz
试求：
（1）电烤箱在高温挡正常工作10min所产生的热量；
（2）电路中R1的阻值；
（3）电烤箱是用2.5mm2的铜芯线做导线（8Ω/km），电源线的总长度为10m，电烤箱高温挡正常工作10min，在这段导线上产生的电热是多少？
19．（2022秋·湖北宜昌·九年级统考期末）华为旗舰机mate 30 pro 5G 它的多项“黑科技”吸引了全球科技圈的注意，其中一个亮点就是“华为超级快充技术”，部分具体参数参见如表
（1）华为mate 30 pro 5G手机电池充满一次电，储存的电能为多少？
（2）利用超级快充技术，不考虑充电时的电能损耗，把这款电池从电量为0%充到100%，需要的时间是多少？
（3）若充电的数据线的阻值为0.1Ω，请求出充电这段时间内数据线产生的热量
型号 mate 30 pro
屏幕尺寸 6.53英寸
电池容量 4500mA·h
超级快充功率 40W
充电电压 10V
20．（2022秋·湖北鄂州·九年级统考期末）如图甲为新型电饭锅，它能智能化地控制食物在不同时间段的温度，以得到最佳的营养和口感。小明了解到电饭锅的简化电路如图乙所示，R1和R2均为电热丝，S1和S2为温控开关，其中S2有A、B两个触点，可实现“高温”“中温”和“低温”三挡的转换。当S1闭合，S2连接触点A时，处于高温挡，高温功率1100 W。已知R1=55Ω，问：
(1)处于高温挡时电饭锅正常工作时电路中的总电流是多大？
(2)求电阻R2的阻值。
(3)当S1断开，S2连接触点B时，处于低温挡，求此时电路的总功率。
(4)如图丙是在一次煮饭过程中电饭锅功率与时间的关系图像，求本次煮饭过程中电饭锅消耗的电能。
21．（2022秋·湖北荆州·九年级期末）小华家买了一个家用电吹风，其简化电路如图所示，主要技术参数如下表．电吹风在额定电压下工作，请解答如下问题；
热风温度 50-75℃
额定功率 热风时：990W
冷风时：110W
额定电压 220V
质量 0.5kg
（1）电吹风吹冷风时，通过电动机的电流是多大？
（2）电热丝工作时的电阻是多大
（3）电吹风内电动机的电阻是1Ω，电吹风吹冷风30min 产生的热量是多少？
22．（2022秋·湖北襄阳·九年级统考期末）新型电饭锅采用“聪明火”技术，智能化地控制食物在不同时间段的温度，以得到最佳的营养和口感，其简化电路如图甲所示．R1和R2均为电热丝，S1是自动控制开关．煮饭时，把电饭锅接入220V电路中，在电饭锅工作的30min内，电路中总电流随时间变化的图像如图乙所示．.求：
（1）S和S1都闭合时电饭锅的电功率；
（2）电热丝R2的阻值；
（3）这30min内电饭锅产生的热量．
23．（2022秋·湖北十堰·九年级统考期末）小明家中新购置了一台挂式电热水器，他查看了电热水器说明书后，将电热水器内部电路结构简化成如图所示电路图，该热水器设有高，中，低三档，电热丝R1=50Ω，电热丝R2=242Ω，电热转化效率为84%，水的比热容为4.2×103J/（kg ℃），求：
（1）高温档的加热功率；
（2）用低温档将22kg水从20℃加热到60℃需要的时间；
（3）如果改用无烟煤，将第（2）中22kg水从20℃加热到60℃需要燃烧无烟煤0.5kg，求加热效率为多少？（无烟煤热值为3.4×107J/kg）
24．（2022秋·湖北鄂州·九年级统考期末）在综合实践活动中，小明设计了一种电热饮水机电路，如图甲所示，R1和R2均为电热丝，S2是自动控制开关，可实现“低挡”、“高挡”之间的转换，饮水机工作时功率随时间的关系图像如图乙所示。求：
(1) 30min内电路消耗的总电能；
(2)饮水机工作时，通过电阻R1的电流；
(3)电阻R2的阻值。
五、综合题
25．（2022秋·湖北省直辖县级单位·九年级统考期末）疫情期间同学们在家进行网上学习，由于长时间看电子屏幕，容易出现视觉疲劳，电加热眼罩对缓解眼疲劳有一定效果。如图甲是小月同学购买的一款眼罩，图乙为其内部的电路图，电源电压U为4.8V，已知电热丝R1阻值为8Ω，电热丝R2阻值为12Ω，开关S3只接a或b，其相关参数见表。
型号 xxxxxx
额定充电（放电）电压 4.8V
充电电流 500mA
电池容量 800mAh
（1）当该款眼罩还剩10%的电池容量时，在额定电压下充电，充满电至少需要多少时间？
（2）乙图电路中S1闭合，S2断开，S3接a时，加热电路为 （选填“高”、“中”或“低”）温挡。
（3）中温挡功率为多少瓦？
（4）高温挡工作20分钟，眼罩消耗的电能为多少焦？
参考答案：
1．A
【详解】A．三个用电器电功率相同，工作时间相同，根据W=Pt可知，三个用电器消耗的电能一样多，故A正确；
BC．电风扇将电能主要转化为机械能，少部分转化为内能；电视机主要将电能转化为光能，一部分转化为内能；而电烙铁是将电能全部转化为内能，所以电烙铁产生的热量最多，故BC错误；
D．电风扇、电视机不是纯电阻电路，不适合欧姆定律，故不能根据计算电风扇、电视机的电阻，故D错误。
故选A。
2．B
【详解】ACD．白炽灯、电饭锅、保险丝都是利用电流热效应工作的，由焦耳定律Q＝I2Rt可知，没有电阻就不能产生电热，超导体的电阻为零，所以用超导体材料制成的电热器不能工作，故ACD错误；
B．输电导线采用超导材料，可减少导线因发热而损失的电能，故B正确。
故选B。
3．D
【详解】A．并联电路中各支路两端电压相等，若支路上用电器电阻相等（规格相同），由可知，支路上的电流也相等，故A错误；
B．并联电路总电阻的倒数等于各支路电阻倒数之和，所以并联的支路越多，总电阻越小，故B错误；
C．超导体的电阻为零，而电热器是根据电流的热效应工作的，由可知，电流通过超导体不能将电能转化为内能，所以不能用超导体制作电热器，故C错误；
D．铅笔芯、食盐水、大地、人体、硬币都容易导电，是导体，故D正确。
故选D。
4．D
【详解】A．由
可得，电阻不变，电压变为原来的一半，则产生的热量变为原来的，故A不符合题意；
B．由
可得，电压不变，电阻丝的电阻减半时，产生的热量将变为原来的2倍，故B不符合题意；
C．由
可得，电阻不变，通过导体的电流减少一半时，产生的热量将变为原来的，故C不符合题意；
D．由
可得，电阻和电压均减半时，产生的热量将变为原来的 ，故D符合题意。
故选D。
5．C
【详解】A．通电一段时间后，透明容器中的电阻丝发热产生热量，热量通过热传递的方式传递给容器内的空气，使得空气内能增大，故A错误；
B．要探究电流产生的热量与电阻的关系，应控制两电阻丝中电流的大小相同，而由图中可知，左侧电阻丝中的电流为干路电流，右侧容器中的电阻丝中的电流为支路电流，流过两电阻丝的电流不同，通电一段时间后，两个U形管中液面高度的变化不同，无法说明电流通过导体产生的热量与电阻有关，故B错误；
C．若要探究电流通过导体产生的热量与电流的关系，应控制电阻大小不变，故右侧透明容器中应接入阻值是5Ω的电阻，此时两容器中的电阻阻值相同，而流过两电阻丝的电流大小不同，故可以探究电流通过导体产生的热量与电流的关系，故C正确；
D．若要探究电流通过导体产生的热量与电阻的关系，则应控制两电阻中电流的大小相同，同时使两电阻丝的阻值不同，故右侧透明容器中接入阻值不为5Ω的电阻丝，同时断开右侧阻值为10Ω的电阻丝，与左侧容器中的电阻丝串联即可，不一定非要接入阻值为10Ω的电阻丝，故D错误。
故选C。
6．D
【详解】A．白炽灯灯丝必须在白炽状态下才能正常发光，电阻为零无法将电能转化为内能，无法放热，故A不符合题意；
B．烤火炉的电阻丝需要将电能转化为内能，电阻为零无法将电能转化为内能，故B不符合题意；
C．保险丝是利用电流的热效应，当电流过大时，自动熔断来保护电路的。电阻为零无法将电能转化为内能，无法熔断，故C不符合题意；
D．根据焦耳定律Q＝I2Rt可知，远距离输电，当电阻为零时，可使导线产生的电热为零，便可提高传输效率，故D符合题意。
故选D。
7． 热 开关 小
【详解】[1]电暖宝工作时将电能转化为内能，是利用电流的热效应来工作的。
[2]由题意可知，软质液体电热宝中的温控保护装置，当温度达到设定温度可以自动切断电路，所以温控保护装置在电路中的作用相当于开关。
[3]根据公式P=UI=可知，在电压一定时，电阻越小，用电器功率越大。
8． 1:1 1: 2 24
【详解】[1][2]由电路图可知，只闭合开关S1时，电路为R1的简单电路，电流表测通过R1的电流，则I1=0.4A；再闭合S2时，两电阻并联，电流表测干路电流，因并联电路中各支路独立工作、互不影响，所以，通过R1的电流不变，因并联电路中干路电流等于各支路电流之和，所以，电流表示数的变化量即为通过R2的电流，则I2=0.2A，因并联电路中各支路两端的电压相等，所以，R1、R2两端电压之比为
U1:U2=1:1
R1、R2电阻值之比为
[3]若R1=5Ω，则
R2=2R1=2×5Ω=10Ω
通电1min 电阻R2产生的热量为
9． 6 1080
【详解】[1][2]由电路图可知，开关S接触ab两个触点时，电路断路，电路的功率为0W；开关S接触bc两个触点时，电路为R2的简单电路，电路的电功率
P1==6W
开关S接触cd两个触点时，R1与R2并联，电路的总电阻
R==2Ω
电路的电功率
P2==18W
开关S接触de两个触点时，电路为R1的简单电路，电路的电功率
P2==12W
综上可知，保暖鞋在低温挡工作时的电功率6W，高温挡的功率为18W，它的高温挡工作1min产生的热量
Q=W=P2t=18W×60s=1080J
10． ＝ 加热时间 大于 A
【详解】（1）[1][2]使相同质量的不同物质吸收相同的热量，比较温度的变化，温度变化小的吸热能力强。图1中两电阻串联，通过电阻丝的电流和通电时间相同，根据Q=I2Rt可知，当电阻R1＝R2时，电阻丝相同时间放出的热量相同，A、B两种液体吸收热量相同，加热时间越长，两液体吸热越多，A、B两种液体吸收热量的多少可通过加热时间比较。
（2）[3][4]根据下图可知，在控制液体质量升高的温度相同的前提下，液体A加热时间长，A吸收的热量大于液体B吸收的热量，根据比较吸热能力的方法，A吸热能力强；根据Q=cmΔt，在质量和升高的温度相同时，A吸热多，故A液体更适合作发动机的冷却液。
11． U形管两侧的液面高度差 转换法 电阻 电流 9∶4
【详解】（1）[1][2]电阻丝产生的热量不易直接观察，通过给等质量的气体加热，气体吸热越多，气体膨胀程度越大，U形管两侧的液面高度差越大，通过观察U形管两侧液面的高度差反映电阻产生热量的多少，利用了转换法。
（2）[3]如图甲所示，两电阻串联，通过两电阻的电流和通电时间相同，电阻不同，可以探究电流通过导体产生的热量与电阻的关系。
（3）[4]如图乙所示，两瓶中装有阻值相同的电热丝，根据控制变量法，电阻和通电时间相同，通过两瓶中电热丝的电流不同，可以探究电流通过导体产生的热量与电流的关系。
[5]根据串联电路的电流特点可知，通过右边两个电阻的总电流和通过左边电阻的电流相等，5Ω的电阻和10Ω的电阻并联，根据并联电路的电流特点可知，右边两个电阻的总电流
I右=I2+I3=I左
通过R2的电流
通过R3的电流
则通过左侧电阻的电流
左右两瓶电阻丝的电流之比
根据公式Q=I2Rt可知，通电后，两瓶电阻丝产生的热量之比
12． 液面高度差的变化 转换法 4∶1 甲
【详解】（1）[1][2]电流通过导体产生热量的多少不能直接观察，但气体温度的变化可以通过水面高度差的变化来反映，这种研究方法叫转换法。
（2）[3]图乙实验中，通电后流过A容器电阻的电流和流过B容器电阻的电流的关系是
电阻值相同，通电时间相同，根据
可知，A、B电阻产生的热量之比是4∶1。
（3）[4]甲图中两电阻丝串联，通过两个电阻的电流相同，其阻值是不同的，在通电时间相等时，10Ω的电阻大，B管液面上升得更高，表明电流通过导体产生的热量多少与电阻的大小有关；如果连接大功率用电器的导线太细，则导线电阻将变大，由焦耳定律
可知，电线上将显著发热，有时可能烧坏电线绝缘皮，甚至会引起火灾，所以可以用图甲探究出的规律进行解释。
13． 电流 电阻 转换法 透明容器漏气/对应电阻丝短路
【详解】（1）[1][2]闭合开关，两电阻串联接入电路，串联电路各处电流相等，可知通过两电阻的电流相等，通电时间相同，电阻大小不同，所以探究的是导体产生的热量与电阻大小是否有关。
（2）[3]电流通过导体产生热量的多少不能直接观察，但容器内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，这种研究方法叫转换法。
（3）[4]通电一段时间后，其中一个U形管中的液面高度几乎不变，说明与此相连的容器可能漏气，导致热量向外散失，也可能是对应电阻丝短路。
14． 液面的高度差 电流 左瓶 电阻 左瓶
【详解】（1）[1]电阻丝产生的热量不易直接观察，可给等质量的气体加热，气体吸热越多，气体膨胀程度越大，U形管内的液面高度差越大，采用了转换法，即实验中通过观察U形管液面的高度差变化来比较电流通过电阻丝产生的热量的多少。
（2）[2]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。如图的装置中，容器内的电阻丝为研究对象，右边两个5Ω的电阻并联后与左边5Ω的电阻再串联，根据串联电路的电流特点可知，通过右边两个电阻的总电流和左边电阻的电流相等，根据并联电路电流的规律，通过左边容器内电阻丝的电流大于通过右边容器内电阻丝的电流，两瓶中电阻大小相等（均为5Ω），通电时间相等，电流不同，故探究的是电流产生的热量跟电流的关系。
[3]通电一段时间，由Q＝I2Rt可知，左瓶内的电阻丝产生的热量多。
（3）[4]让实验装置冷却到初始状态，将右边两个电阻丝作为研究对象，根据并联电阻的规律，其等效电阻为
根据串联电路电流的规律，可控制电流相同，通电时间也相同，故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电阻的关系。
[5]根据焦耳定律Q＝I2Rt，一段时间后左瓶电阻丝产生的热量多。
15． 电流 甲 电阻 甲 小明 2.16×103
【详解】（1）[1][2]两个电阻的阻值相同，甲电阻丝在干路上电流大，乙电阻丝在支路上电流小，故探究电流产生的热量与电流的关系；通电一段时间，电阻的阻值相同，甲容器内的电阻丝电流大，故甲容器内的电阻丝产生的热量多。
（2）[3][4]将乙容器并联的两根电阻丝都放入乙容器中，乙容器中两电阻并联后的总电阻变小，将乙容器中的电阻当成一个整体，与甲容器中的电阻串联，故电流相同，为了探究电流产生的热量与电阻的关系；甲容器中的电阻比较大，乙容器中的总电阻比较小，电流和通电时间相同时，甲电阻丝产生的热量多。
（3）[5]小明更容易定量研究，利用，知道煤油的比热容，质量、升高的温度就可以计算出煤油吸收的热量，从而间接计算出电阻丝放出的热量多。
（4）[6]电阻丝放出的热量为
玻璃瓶内煤油的比热容为
16． 电阻 电阻e断路（容器外电阻断路） 电流 小于
【详解】(1)[1]本实验采用控制变量法，两根电阻丝串联，电流相同，电阻不同，此装置可研究电流产生的热量与电阻的关系。
(2)[2]图乙中两U形管内液面上升高度相同，说明c、d电流相同，e电阻无电流通过，推断e电阻被断路了。
[3]在电阻和通电时间相同的情况下，通过电阻c、d的电流，，左侧U形管内液面上升较高，导体C产生的热量较多，说明通过导体的电流越大，产生的热量越多。
(3)[4]为了使乙实验中两侧U形管液面高度差更明显，根根并联电路分流原理可知可将空气盒外电阻换成小于5Ω的电阻，让e中电流增大，d中电流减小，这样c、d中的电流相差越大，高度差更明显。
17． 电流 电压
【分析】（1）探究电流做功与电压大小的关系时，需控制电流相等，因此使两灯泡串联，电压表分别测量两灯泡两端的电压；（2）探究电流做功与电流大小的关系时，需控制电压相等，因此使两灯泡并联，电流表分别测量通过灯泡的电流．
【详解】(1)探究电流做功与电压大小的关系时，需控制电流相等，因此使两灯泡串联，电压表分别测量两灯泡两端的电压；将L1、L2两灯串联，目的是控制通电时间和电流相同，从而探究电流做功多少与电压的关系；(2)探究电流做功与电流大小的关系时，需控制电压相等，因此使两灯泡并联，电流表分别测量通过灯泡的电流．
实验电路如下图：
18．（1）6.6×105J；（2）44Ω；（3）1200J
【详解】解：（1）由表格数据可知，电烤箱高温挡的额定功率
P高=1100W
电烤箱在高温挡正常工作10min所产生的热量
Q=W=P高t=1100W×10×60s=6.6×105J
（2）当S1、S2都闭合时，R2被短路，只有R1工作，当S1闭合、S2断开时，R1、R2串联，根据串联电路的电阻特点可知，串联电路的总电阻大于任一分电阻，所以，当S1、S2都闭合时，R2被短路，只有R1工作，电路中的总电阻最小，根据可知，此时的电功率最大，电烤箱处于高温挡，R1的阻值
（3）电源线的总电阻
由P=UI可知，电烤箱高温挡工作时电路中的电流
电源线和电烤箱是串联接入电路的，根据串联电路的电流特点可知，通过电源线的电流
I线=I=5A
电烤箱高温挡正常工作10min，在这段导线上产生的电热
Q线=I线2R线t′=(5A)2×0.08Ω×10×60s=1200J
答：（1）电烤箱在高温挡正常工作10min所产生的热量为6.6×105J；
（2）电路中R1的阻值为44Ω；
（3）电烤箱是用2.5mm2的铜芯线做导线（8Ω/km），电源线的总长度为10m，电烤箱高温挡正常工作10min，在这段导线上产生的电热是1200J。
19．（1）1.62×105J；（2）67.5min；（3）6480J
【详解】解：（1）电池充满电时，储存的电能
W=UIt=10V×4.5A×3600s=1.62×105J
（2）由（1）知电池充满电时储存的电能W=162000J，超级快充功率P=40W，因不考虑充电时的电能损耗，所以，把这款电池从电量为0%充到100%时需要的时间
（3）充电时数据线中的电流
这个过程中数据线产生的热量
Q=I2Rt/=（4A）2×0.1Ω×4050s=6480J。
答：（1）华为mate30pr05G手机电池充满一次电能储存的电能为162000J。
（2）利用超级快充技术，不考虑充电时的电能损耗，把这款电池从电量为0%充到100%，需要的时间是67.5min。
（3）若充电的数据线的阻值为0.1Ω，充电这段时间内数据线产生的热量为6480J。
20．(1)5A；(2)220Ω；(3)176 W；(4)1.5048×106J
【详解】(1)已知，高温功率1100 W，电路的额定电压为220V，则处于高温挡时电饭锅正常工作时电路中的总电流为
(2)高温挡时为电阻R1、R2并联，流过R1的电流为
流过R2的电流为
I2=I-I1=5A-4A=1A
则电阻R2的阻值为
(3) S1断开，S2接B，电阻R1、R2串联，此时电路消耗的功率为
(4)只闭开关S1时，只有电阻R1接人电路，处于中温挡。此时电路消耗的功率为
结合丙图，电饭煲煮一次饭消耗的总电能为
W=W1+W2+W3=P高t1+P中t2+P低t3=1100W×10×60s+880W×(25-10)×60s+176W×(30-25)×60s=1.5048×106J
答：(1)处于高温挡时电饭锅正常工作时电路中的总电流为5A；
(2)电阻R2的阻值为220Ω；
(3)当S1断开，S2连接触点B时，处于低温挡，此时电路的总功率为176 W；
(4)如图丙是在一次煮饭过程中电饭锅功率与时间的关系图像，求本次煮饭过程中电饭锅消耗的电能为1.5048×106J。
21．（1）0.5A；（2）55Ω；（3）450J．
【详解】(1)当吹冷风时,只有电动机工作,P1=110W，
由P=UI可得，通过电动机的电流：
I1===0.5A
(2)当电吹风吹热风时，电动机和电热丝同时工作，电动机与电热丝并联，
电热丝R2的电功率：
P2=P P1=990W 110W=880W，
由P=可得电热丝R2的电阻值：
R2===55Ω．
(3)30min=1800s内电流通过电动机产生的热量：
Q=I21R1t=(0.5A)2×1Ω×1800s=450J.
22．660W 220Ω 990 000J
【详解】（1）S和S1都闭合时，电阻R1与R2并联；
由乙图可知此时电流值Imax=3A，则功率Pmax=UImax=220V×3A=660W；
（2）开关S1断开时，电路中只有R1工作，由乙图可知通过R1 的电流值I1=2A，
则根据并联电路的电流特点可知：电阻R1与R2并联时；I2=Imax-I1=3A-2A=1A，
根据欧姆定律得：R2=U/I2=220V/1A=220Ω；
（3）只有R1工作时功率P1=UI1=220V×2A=440W；
由乙图可知：t′=10min+（20min-15min）=15min=900s，
t″=（15min-10min）+（30min-20min）=15min=900s，
则Q′=W′=Pmaxt′=660W×900s=5.94×105J，
Q″=W″=P1 t″=440W×900s=3.96×105J，
∴Q=Q′+Q″=5.94×105J+3.96×105J=9.9×105J．
23．（1）1168W； （2）2.2×104s； （3）21.7%
【详解】（1）由电路图可知，当三个开关都闭合时，R1与R2并联，电路的总电阻最小，电源电压一定，由可知，此时电路的总功率最大，热水器处于高温档，所以高温档的加热功率：
；
（2）将22kg水从20℃加热到60℃吸收的热量：
，
由电路图可知，闭合S、S2时，只有R2连入电路中，电路中电阻最大，功率最小，热水器处于低温档，功率为：
，
电热转化效率为84%，即，
所以加热时间：
．
（3）燃烧无烟煤0.5kg，释放的热量为：
加热效率为：
．
24．(1) ；(2) 1A；(3) 110Ω
【详解】（1）由乙图知，以660W的功率工作了10min，根据得，消耗的电能为
以220W的功率工作了20min，消耗的电能为
30min内电路消耗的总电能为
（2）由图知，当两开关都闭合时，两电阻并联，功率大为高档，当S2断开时，只有R1接入电路工作，为低档，低档功率为220W，根据得通过电阻R1的电流为：
（3）高档功率为660W，低档功率为220W，所以R2的功率为
根据得电阻R2的阻值
25． 1.44h 低 2.88W 5760J
【详解】（1）[1]由表格数据可知，充电电流为500mA，电池容量为800mAh，当该款眼罩还剩10%的电池容量时，在额定电压下充电，根据公式Q=It可得，充满电至少需要的时间为
（2）[2]由丙图可知，在电路中，S1闭合，S2断开，S3接a时，两电阻串联；S1闭合，S2闭合，S3接a时，为R1的简单电路；S1闭合，S2闭合，S3接b时，两电阻并联，根据串联电路的总电阻大于其中任一电阻，并联电路的电阻小于其中任一电阻，再根据可知，以上三种情况分别为低温挡、中温挡和高温挡，即丙图电路中S1闭合，S2断开，S3接a时，加热电路为低温挡。
（3）[3]由（2）可知，S1闭合，S2闭合，S3接a时，电路为R1的简单电路，为中温挡，根据可知，中温挡的功率为
（4）[4]由（2）可知，S1闭合，S2闭合，S3接b时，两电阻并联，为高温挡，高温挡工作20分钟，眼罩消耗的电能为两电阻消耗的电能之和，根据公式可得，眼罩消耗的电能为