人教版物理九年级第18章第4节焦耳定律同步练习
一、选择题
1．（人教版物理九年级第18章第4节焦耳定律同步练习）对焦耳定律的理解，下列说法正确的是（ ）
A．电流做了多少功就有多少电能转化为内能
B．电流通过电阻产生的热量与电流成正比
C．用电器两端的电压越大，产生的热量越多
D．通过电阻的电流越大，产生的热量不一定越多
【答案】D
【知识点】焦耳定律
【解析】【解答】根据焦耳定律 可知：A、电流通过导体做了多少功就有多少电能转化为其他形式的能，故A错误；B、由焦耳定律可知，电流通过电阻产生的热量与电流的二次方成正比，故B错误；C、用电器两端的电压越大，电流在相等时间内产生的热量越多，故C错误；D、由焦耳定律可知，由于通电时间和电阻不确定，则通过电阻的电流越大，产生的热量不一定越多，故D正确。故选D．
【分析】电流做功的过程实质上是电能转化为其它形式能的过程。焦耳定律的内容：电流通过导体时所产生的热量，跟电流的二次方成正比，跟导体的电阻成正比，跟通电时间成正比。
2．（人教版物理九年级第18章第4节焦耳定律同步练习）一阻值为60Ω的电热丝接在电源上，通过它的电流为2A，通电1min产生的热量为（ ）
A．1.44×104J B．7.2×103J C．3.6×103J D．1.2×102J
【答案】A
【知识点】焦耳定律
【解析】【解答】通电时间t=1min=60s，电热丝产生的热量： 故选A
【分析】电热丝产生的热量由焦耳定律可直接求出
3．（人教版物理九年级第18章第4节焦耳定律同步练习）两根阻值比为R1：R2=1：2的电阻丝通过的电流之I1：I2=2：1，在相同的时间内，它们所放出的热量之比Q1：Q2为（ ）
A．1：1 B．1：2 C．2：1 D．4：1
【答案】C
【知识点】焦耳定律的应用
【解析】【解答】根据焦耳定律公式 知：在相同的时间内 故选C
【分析】利用焦耳定律 进行计算即可求出。
4．（人教版物理九年级第18章第4节焦耳定律同步练习）小洁在使用电饭锅时闻到橡胶的焦糊味，用手摸其电源线发现很热，而其它用电器仍正常工作，请你用所学的物理知识帮小洁分析一下，发生这一现象的原因是（ ）
A．电压太高 B．导线太粗 C．导线太细 D．导线太短
【答案】C
【知识点】影响电阻大小的因素；焦耳定律的应用
【解析】【解答】因为电饭锅与电源线串联，所以流过它们的电流和通电时间相等，由 可知，电源线很热，说明电源线电阻产生的热量多，电源线电阻比较大．导体的电阻与导体的材料、长度、横截面积等因素有关，电饭锅电源线的材料、长度一定，电阻较大，是因为电源线横截面积太小，电源线太细造成的。故选C．
【分析】由 可知，电流通过导体产生的热量跟电流、电阻大小和通电时间有关，电饭锅跟导线串联在一起，因此通电时间和电流大小相等时，插头处电源线发现很热，说明此处电阻大。导体的电阻又与导体的材料、长度和粗细等有关，在其他条件相同时，导体的横截面积越小，电阻越大。
5．（人教版物理九年级第18章第4节焦耳定律同步练习）要使一个电热器在单位时间内放出的热量减少一半，应该（ ）
A．使通过电热器的电流减少一半
B．使加在电热器两端的电压减少一半
C．使电热器的电阻减少一半
D．使加在电热器两端的电压和它的电阻都减少一半
【答案】D
【知识点】影响电阻大小的因素；焦耳定律的应用
【解析】【解答】A、由 可得，电阻不变，电流减半时，电流产生的热量将变为原来的 ；B、由 可得，电阻不变，电压减半，电流产生的热量将变为原来的 ；C、由 可得，电压不变，电阻减半时，电流产生的热量将变为原来的2倍；D、由 可得，电阻和电压均减半时，电流产生的热量将变为原来的 ．故选D．
【分析】纯电阻电路中电阻产生的热量和电流所做的功相等，计算公式通用，选择合理的电功率公式逐项分析即可得出结果
6．（人教版物理九年级第18章第4节焦耳定律同步练习）一台电风扇和一个电熨斗，如果使用时消耗电能相同，产生的热量（ ）
A．一样多 B．电风扇较多 C．电熨斗较多 D．无法比较
【答案】C
【知识点】电功及电功的实质；焦耳定律的应用
【解析】【解答】一台电风扇和一个电熨斗，虽然使用时电流做功相同，电熨斗正常工作时，把电能全部转化为为内能，电风扇正常工作时，主要把电能转化为机械能，只有很少一部分电能转化为内能，故电风扇与电熨斗消耗相同的电能，电熨斗产生的热量多，故ABD错误，C正确。故选C．
【分析】电流做功的实质是电能转化为其它形式的能的过程，电流做了多少功，就有多少电能转化为其它形式的能．根据电风扇与电熨斗的工作原理，分析它们工作时能量的转化方向，然后答题。
7．（粤沪版物理九年级上册第十五章第四节探究焦耳定律同步练习）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．
8．（人教版物理九年级第18章第4节焦耳定律同步练习）用“220V，800W”的电热壶烧水．若不考虑能量损失，当把它接入110V的电源上时，用32min可将一壶水烧开，若将该壶接在220V电源上时，烧开同样一壶水所用时间为（ ）
A．12min B．16min C．24min D．8min
【答案】D
【知识点】电功与热量的综合计算
【解析】【解答】烧开同样一壶水消耗的电能相等，设电热壶的电阻为R，根据 得：
则有： ，即 故选D．
【分析】电热水壶的原理是将电能转化为内能，在110V的电压下将水烧开和在220V的电压下烧开一壶水消耗的电能相等，根据 得出等式即可求出。
9．（人教版物理九年级第18章第4节焦耳定律同步练习）如图是探究电流产生热量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．甲实验是为了研究电流产生的热量与电阻的关系
B．甲实验通电一段时间后，左侧容器内空气吸收的热量更多
C．乙实验是为了研究电流产生的热量与电流的关系
D．乙实验通电一段时间后，右侧U形管中液面的高度差比左侧的小
【答案】B
【知识点】焦耳定律
【解析】【解答】AB、装置甲中一个5Ω的电阻与两个5Ω的电阻并联后再串联，根据串联电路的电流特点可知，右端两个电阻的总电流和左端的电阻电流相等，即I右=I左，两个5Ω的电阻并联，根据并联电路的电流特点知I右=I1+I2，两电阻阻值相等，则支路中电流相等，I1=I2，所以右边容器中的通过电阻的电流是左侧通过电流的一半，即是研究电流产生的热量与电流的关系，由Q=I2Rt可知，左边容器中的电阻产生的热量多，温度升得较快；因此通电一段时间后，玻璃管左侧液面高度差更大，故A错误，B正确。CD、在乙装置中，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，左边容器中的电阻小于右边容器中的电阻，即是探究电流产生的热量与电阻大小的关系；故由Q=I2Rt可知，在相同时间内，电流相同的情况下，电阻越大，电流通过导体时产生的热量越多，右边容器中的电阻产生的热量多，温度升得较快，所以乙实验通电一段时间后，右侧U形管中液面的高度差比左侧的大，故CD均错误。故选B．
【分析】由焦耳定律Q=I2Rt可知，Q与I、R及t有关，故应采用控制变量法进行分析。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。
10．（人教版物理九年级第18章第4节焦耳定律同步练习）如图所示，是研究电流热效应的部分实验电路，甲电阻丝的阻值小于乙电阻丝的阻值．比较通电后两根电阻丝各自两端的电压U甲、U乙以及它们在相同时间内分别产生的热量Q甲、Q乙的大小，下面关系中正确的是（ ）
A．U甲＜U乙，Q甲＜Q乙 B．U甲＜U乙，Q甲＞Q乙
C．U甲=U乙，Q甲=Q乙 D．U甲＞U乙，Q甲＜Q乙
【答案】A
【知识点】焦耳定律
【解析】【解答】由于两电阻丝串联，流过它们的电流I相等，通电时间t相等，因为R甲＜R乙，由U=IR可知：U甲＜U乙；由Q=I2Rt知：Q甲＜Q乙；故选A
【分析】两电阻丝串联，流过它们的电流I相等，通电时间t相等，由U=IR判断它们间的电压关系，由Q=I2Rt判断它们产生的热量关系．
11．（人教版物理九年级第18章第4节焦耳定律同步练习）如图所示电路中，已知R1＞R2，电源电压U保持不变，在相同的时间内四个电路中总共放出的热量由多到少的顺序是（ ）
A．甲、乙、丙、丁 B．甲、丙、丁、乙
C．丙、丁、乙、甲 D．乙、丁、丙、甲
【答案】D
【知识点】焦耳定律
【解析】【解答】因为甲、乙、丙、丁四个电路两端电压相等，电阻关系为R甲＞R丙＞R丁＞R乙，
根据纯电阻电路焦耳定律公式 可知，相同时间内产生的热量关系为：Q乙＞Q丁＞Q丙＞Q甲故选D．
【分析】根据串并联电路电阻特点可知，两电阻并联时总电阻最小，两电阻串联时总电阻最大；根据 可知，电压不变时，电阻越小，电路产生的热量越多，反之越少．
12．（人教版物理九年级第18章第4节焦耳定律同步练习）一台电动机正常工作时线圈两端的电压为380V，线圈的电阻为2Ω，线圈中通过的电流为10A．这台电动机工作1s消耗的电能为W，产生的热量为Q，则（ ）
A．W=3800J，Q=200J B．W=3800J，Q=3800J
C．W=7200J，Q=200J D．W=7200J，Q=3800J
【答案】A
【知识点】电功的计算；焦耳定律
【解析】【解答】电动机消耗的电能： ；产生的热量 ；故选A．
【分析】已知电压、电流与通电时间，由W=UIt可以求出电动机消耗的电能，由焦耳定律可以求出其产生的热量。
13．（人教版物理九年级第18章第4节焦耳定律同步练习）如图所示， 将一个标有“2W5V”的小灯泡L与一个阻值为5Ω的电阻R串联后接到电压为6V的电源上，小灯泡恰能正常发光．则通电1min时电阻R产生的热量是（ ）
A．48J B．120J C．144J D．无法判断
【答案】A
【知识点】焦耳定律
【解析】【解答】由P=IU得，电路中的电流： ，则1min内电阻R产生的热量： ；故选：A
【分析】小灯泡恰能正常发光，根据 计算出电流，串联电路中各处电流都相等，即通过R的电流，最后根据焦耳定律的计算公式计算出R产生的热量．
二、填空题
14．（人教版物理九年级第18章第4节焦耳定律同步练习）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】英国物理学家焦耳做了大量实验，于1840年最先精确地确定了电流产生的热量跟电流、电阻和通电时间的关系，得出Q=I2Rt．为了纪念他做出的贡献，人们将他的名字命名为热量（能量）的单位。故答案为：焦耳；热量（能量）
【分析】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。
15．（人教版物理九年级第18章第4节焦耳定律同步练习）焦耳定律：电流通过导体时，通电导体产生的热量，跟 成正比，跟 成正比，跟 成正比。
【答案】电流的平方；导体的电阻；通电的时间
【知识点】焦耳定律
【解析】【解答】大量实验证明，电流通过导体产生的热量跟电流的平方成正比，跟导体的电阻成正比，跟通电的时间成正比；这个规律叫焦耳定律。故答案为：电流的平方；导体的电阻；通电的时间。
【分析】直接根据焦耳定律的内容及公式填写
16．（人教版物理九年级第18章第4节焦耳定律同步练习）电热器是利用电流的 效应来工作的．某发热元件是一个阻值为500Ω的电阻，通过的电流为0.1A，通电100s产生的热量是 J。
【答案】热；500
【知识点】焦耳定律的应用
【解析】【解答】电热器是利用电流的热效应来工作的；发热元件产生的热量： 。故答案为：热；500．
【分析】电流通过导体时导体发热，这种现象是电流的热效应；知道发热元件的阻值和通过的电流以及通电时间，根据焦耳定律求出此时的热量。
17．（人教版物理九年级第18章第4节焦耳定律同步练习）如图是高、中、低“三档”电热器（R1＞R2）的工作电路，如果将电热器调至高温档工作，应该闭合 开关；如果调至中温档工作，已知电源电压为U，通电时间为t，则它产生的热量的表达式： 。
【答案】S、S1、S2；
【知识点】电阻的并联；焦耳定律的应用
【解析】【解答】由电路图可知，当开关S、S1、S2闭合时，两电阻并联，根据电阻的并联特点可知，此时电路中的总电阻最小，由 可知，此时电热器的电功率最大，处于高温档位；
当闭合开关S、S2闭合时，电路中只有R2工作，因为R1＞R2，所以由 可知，此时电热器处于中温档位，t内产生的热量： 。
故答案为：S、S1、S2；
【分析】根据 可知，在电源的电压不变时，要调到电热器的高温档位，应使电路中的总电阻最小，根据电阻的并联特点可知两电阻并联时电路中的总电阻最小，据此判断需要闭合的开关；当电路中只有R2工作时，电热器处于中温档位，根据焦耳定律求出通电时间为t内产生的热量。
18．（人教版物理九年级第18章第4节焦耳定律同步练习）春节前，某市区进行了供电线路改造，改造的内容是把部分导线换成更粗的．在同样条件下，与改造前比较，导线的电阻变 ；电流在导线上产生的热量变 。（选填“多”或“少”）
【答案】小；少
【知识点】焦耳定律的应用
【解析】【解答】解：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少。故答案为：小；少．
【分析】导体的电阻是导体本身的一种性质，电阻大小的影响因素：材料、长度、横截面积有关．材料一定，导体的长度越短，横截面积越大，电阻越小；根据 即可判断。
19．（人教版物理九年级第18章第4节焦耳定律同步练习）如图所示，电阻丝甲、乙是由横截面积相同而长度的不同（L甲＞L乙）同种材料制成的，把它们串联接入电路中，则 产生的热量多；若把相同的火柴放在电阻丝甲、乙上，则 （选填“1先”、“2先”或“1、2同时”）燃烧．
【答案】甲；1
【知识点】焦耳定律的应用
【解析】【解答】电阻丝的材料与横截面积相同，电阻丝越长电阻越大，由于L甲＞L乙，则R甲＞R乙，两电阻丝串联，通过它们的电流I与通电时间t都相等，由Q=I2Rt可知：Q甲＞Q乙，在相等时间内电阻丝甲产生的热量多，火柴1先达到其燃点，火柴1先燃烧。故答案为：甲；1
【分析】电阻丝电阻与材料、长度、横截面积有关，在材料与长度相同的情况下，电阻丝越长，电阻越大；应用焦耳定律判断电阻丝产生热量的多少，然后判断哪根火柴先燃烧。
20．（人教版物理九年级第18章第4节焦耳定律同步练习）电磁炉以其高效、节能、卫生、安全成为新一代智能灶具。一只1500W的电磁炉正常工作时，在1标准大气压下将1kg的水从20℃加热到沸腾，需要加热4min.。在此过程中1kg水吸收的热量是 J，电磁炉消耗的电能为 J。
【答案】3.36×105；3.6×105
【知识点】热量的计算；电功的计算；电功与热量的综合计算
【解析】【解答】（1）在标准大气压下，水的沸点为100℃，水吸收的热量：Q吸=cm（t-t0）=4.2×103J/（kg ℃）×1kg×（100℃-20℃）=3.36×105J；（2）电磁炉正常工作，P=P额=1500W，正常工作4min消耗的电能：W=Pt=1500W×240s=3.6×105J。故答案为：3.36×105；3.6×105
【分析】知道水的质量、水的比热容、水温度的变化，利用吸热公式求水吸收的热量；
知道电磁炉的电功率和工作时间，利用电功率定义式可以求电流做功（消耗的电能）。
三、实验探究题
21．（人教版物理九年级第18章第4节焦耳定律同步练习）为了探究电流产生的热量跟什么因素有关，王军设计了如图所示的家甲、乙两种装置，他将两端阻值不同的电阻丝（R1＜R2）分别密封在两个完全相同的烧瓶中，并通过短玻璃管与相同的气球相连，两次实验电源电压不变．
（1）甲装置可探究电流产生的热量与______的关系．
答案：电阻
（1）甲装置可探究电流产生的热量与 的关系．
（2）在装置甲、乙的来两次实验中，通过比较相同时间里气球B与D的变化情况可探究电流产生的热量与的 关系．
（3）在甲、乙两装置同时实验，在相同的通电时间里，与气球 （填气球字母标号）相通的电阻丝产生热量最多．
（4）教材上的实验装置如图丙所示（烧瓶与图中的相同）．比较甲、乙和丙图所示的两种不同的实验装置，你认为较好的装置是 ，理由是： ．
【答案】（1）电阻
（2）电流
（3）C
（4）甲；气体的热胀冷缩效果比固、液体更明显，实验现象更直观，时间更短．
【知识点】焦耳定律
【解析】【解答】（1）甲图中两电阻串联，则两电阻中的电流相等，则可知热量应与电阻有关，根据气球膨胀的多少可知热量的多少，则可知热量与电阻大小的关系；（2）乙图中两电阻并联，则B、D两容器中的电流不同，而两电阻丝的电阻相同，故探究的应是热量与电流的关系；（3）甲图中两电阻串联，则通过两电阻的电流相等，由焦耳定律可得，电阻大的电阻丝产生的热量较多，即B中产生的热量较多；乙图中两电阻并联，则电压相等，由 可得，电阻小的产生的热量较多，故C比D产生的热量要多；而B、D电阻相等，由欧姆定律可得，B中电流小于D中电流，故D中热量要比B中热量多，故C中热量最多；（4）选用图甲好处是：气体的热胀冷缩效果比固液态更明显，实验现象更直观，时间更短。
故答案为：（1）电阻；（2）电流；（3）C；（4）甲；气体的热胀冷缩效果比固、液体更明显，实验现象更直观，时间更短．
【分析】由甲图可知，两电阻串联，则可知电路中电流一定相等，由焦耳定律可知两瓶中产生的热量应与电阻有关，故可探究电流产生的热量与电阻的关系；由乙图可知两电阻并联，而B瓶与D瓶电阻相等，则可知两瓶中的电流不同，故由焦耳定律可得两瓶中热量与通过的电流有关；由焦耳定律比较四个电阻产生的热量可知哪个电阻丝产生的热量最多；根据气体及固体的热胀冷缩性质的不同，可以分析哪种实验方法更直观；而由气球演示不能得出准确的温度变化，故无法得出定量关系，故二者各有优缺点。
22．（人教版物理九年级第18章第4节焦耳定律同步练习）文文和丽丽同学设计了如图所示的实验装置，探究“电流的热效应跟电阻大小的关系”．
（1）请说明在实验中，控制相同的主要因素有 ，观察的主要现象是 ；
（2）实验过程中丽丽发现实验现象并不明显，可能的原因是什么？（写出两种） 、 ；
（3）文文用电热器给水加热，观察到水沸腾后继续加热，水的温度却保持不变．文文认为既然水没有变得更热，那么电热器所供给的能量跑到水蒸气里了，请你从做功和热传递角度分别举一例，证实水蒸气有较多能量。
【答案】（1）电流相等；气球膨胀的大小
（2）电源电压太低；装置气密性不好
（3）从做功角度：生活经验--①水沸腾时，继续加热，水蒸气能把壶盖顶起；②水沸腾变成水蒸气，能为机械提供动力．实验现象--①水沸腾时，继续加热，试管的塞子能被冲出；②水沸腾时，继续加热，水蒸气能推动叶轮转动．从热传递角度：生活经验--①水沸腾变成蒸气能为城市的集中供热提供优越的方式；②100℃的水蒸气烫伤比100℃的水烫伤更严重．实验现象--①实验能说明沸水与同温度的蒸汽给物体加热效果不同；②水沸腾时，继续加热，产生较多蒸汽能把馒头较快蒸熟．
【知识点】电流的热效应
【解析】【解答】（1）控制在电流相同的条件下，相等时间内，观察比较两个气球膨胀的程度，判断电流产生的热量跟电阻大小的关系．（2）实验现象不明显的原因：装置气密性不好（气球漏气）；球皮太厚；电阻R1、R2的阻值相近；电源电压太低（电流太小）．（3）故答案为：（1）电流相等；气球膨胀的大小；（2）电源电压太低；装置气密性不好；（3）如上分析．
【分析】串联电路中电流处处相等，通电时间相同；电流产生的热量不能直接看出来，是通过气球膨胀的大小来反映的，气球膨胀越大，电流产生热量越多；
电热和电阻有关，当电流和能电时间一定时，电阻越大，产生的电热越多；
水沸腾时，虽然继续加热，但温度保持不变，所加的热量正好用来完成沸腾，即使液态的水变为气态，生活经验--水沸腾时，继续加热，水蒸气能把壶盖顶起。
23．（人教版物理九年级第18章第4节焦耳定律同步练习）刚强同学在研究“电流通过导体产生热量的多少与电流、电阻是否有关”时，采用了如图所示的实验装置，将1、2和3、4导线分别接到电源两端．
（1）实验中通过观察U形管中 的变化来比较电流通过电阻丝产生热量的多少；
（2）甲图所示的装置是用来研究电流通过电阻丝产生的热量与 的关系，通过一段时间， 容器中电流产生的热量较多；（选填“a”或“b”）
（3）乙图所示的实验装置是用来研究电流通过电阻丝产生的热量与 的关系，通过一段时间， 容器中电流产生的热量多．（选填“c”或“d”）
【答案】（1）液面高度差
（2）电阻；b
（3）电流；c
【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，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。通过一段时间，b容器中电流产生的热量较多，该容器的电阻最大；（3）图乙装置中一个5Ω的电阻与两个5Ω的电阻并联后再串联，根据串联电路的电流特点可知，右端两个电阻的总电流和左端的电阻电流相等，即I右=I左，两个5Ω的电阻并联，根据并联电路的电流特点知I右=I内+I外，所以，I左＞I内，烧瓶内的电阻值都是5Ω，阻值相等，通电时间相等，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；通过一段时间，c容器中电流产生的热量多．故答案为：液面高度；（2）电阻；b；（3）电流；c
【分析】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；
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；探究电流产生热量跟电流关系时，控制电阻和通电时间相同．
24．（人教版物理九年级第18章第4节焦耳定律同步练习）如图所示的电路中，电源电压U=6V电阻R1=6Ω，电阻R2=4Ω，求：
（1）只闭合S2，通电10s的时间内电流通过R2产生的电热是多少？
（2）当三个开关处于何种状态时，整个电路消耗的电功率最大？此时的最大电功率为多少？
【答案】（1）14.4J
（2）当开关S1、S3闭合，S2断开时，整个电路消耗的电功率最大，此时的最大电功率为15W．
【知识点】电功率的计算；焦耳定律的应用
【解析】【解答】（1）只闭合S2时，R1与R2串联，串联电路中总电阻等于各分电阻之和，即：R=R1+R2=6Ω+4Ω=10Ω，则电路中的电流： ，通电10s的时间内电流通过R2产生的电热： ；（2）当开关S1、S3闭合，S2断开时，两电阻并联，电路中的总电阻最小，由 可知，电源电压一定时，电功率最大；因并联电路中总电阻的倒数等于各分电阻倒数之和，所以，由 得，电路中的总电阻： ，则电路的最大电功率： ．答：（1）只闭合S2，通电10s的时间内电流通过R2产生的电热是14.4J；（2）当开关S1、S3闭合，S2断开时，整个电路消耗的电功率最大，此时的最大电功率为15W．
【分析】（1）只闭合S2时，R1与R2串联，根据电阻的串联和欧姆定律求出电路中的电流，根据Q=I2Rt求出通电10s的时间内电流通过R2产生的电热；（2）电源的电压一定，由 可知，当电路中的电阻最小时，电路中的总功率最大，根据电阻的串并联可知，当两电阻并联时电路中的电阻最小，据此进行解答。
25．（人教版物理九年级第18章第4节焦耳定律同步练习）某电水壶有加热档和保温档，现盛有2kg温度为20℃的水，接在220V家庭电路给水加热，通电10min水到达100℃，电水壶自动进入保温状态，它正常工作时的功率和时间的关系图象如图所示．（C水=4.2×103J/（kg ℃），试求：
（1）加热过程中水吸收的热量是多少？
（2）加热时电水壶的热效率是多少？
（3）保温状态下，电水壶消耗的电能是多少焦？
【答案】（1）6.72×105J
（2）93.3%
（3）24000焦
【知识点】电功与热量的综合计算
【解析】【解答】（1）水吸收的热量：Q吸=cm（t-t0）=4.2×103J/（kg ℃）×2kg×（100℃-20℃）=6.72×105J（2）由图象可知，加热时电水壶的功率P加热=1200W，则10min消耗电能产生的热量：Q=W=P加热t=1200W×10×60s=7.2×105J，热水壶效率： （3）保温状态下，电水壶消耗的电能：W=P保温t保温=80W×（15-10）×60s=24000J；答：（1）加热过程中水吸收的热量是6.72×105J；（2）加热时电水壶的热效率是93.3%；（3）保温状态下，电水壶消耗的电能是24000焦。
【分析】再根据Q=cm（t-t0）求出瓶内水吸收得热量；由Q=W=Pt求出消耗电能产生的热量，应用效率公式可求出加热时电热水瓶的热效率；由W=Pt可以求出保温状态下消耗的电能。
1 / 1人教版物理九年级第18章第4节焦耳定律同步练习
一、选择题
1．（人教版物理九年级第18章第4节焦耳定律同步练习）对焦耳定律的理解，下列说法正确的是（ ）
A．电流做了多少功就有多少电能转化为内能
B．电流通过电阻产生的热量与电流成正比
C．用电器两端的电压越大，产生的热量越多
D．通过电阻的电流越大，产生的热量不一定越多
2．（人教版物理九年级第18章第4节焦耳定律同步练习）一阻值为60Ω的电热丝接在电源上，通过它的电流为2A，通电1min产生的热量为（ ）
A．1.44×104J B．7.2×103J C．3.6×103J D．1.2×102J
3．（人教版物理九年级第18章第4节焦耳定律同步练习）两根阻值比为R1：R2=1：2的电阻丝通过的电流之I1：I2=2：1，在相同的时间内，它们所放出的热量之比Q1：Q2为（ ）
A．1：1 B．1：2 C．2：1 D．4：1
4．（人教版物理九年级第18章第4节焦耳定律同步练习）小洁在使用电饭锅时闻到橡胶的焦糊味，用手摸其电源线发现很热，而其它用电器仍正常工作，请你用所学的物理知识帮小洁分析一下，发生这一现象的原因是（ ）
A．电压太高 B．导线太粗 C．导线太细 D．导线太短
5．（人教版物理九年级第18章第4节焦耳定律同步练习）要使一个电热器在单位时间内放出的热量减少一半，应该（ ）
A．使通过电热器的电流减少一半
B．使加在电热器两端的电压减少一半
C．使电热器的电阻减少一半
D．使加在电热器两端的电压和它的电阻都减少一半
6．（人教版物理九年级第18章第4节焦耳定律同步练习）一台电风扇和一个电熨斗，如果使用时消耗电能相同，产生的热量（ ）
A．一样多 B．电风扇较多 C．电熨斗较多 D．无法比较
7．（粤沪版物理九年级上册第十五章第四节探究焦耳定律同步练习）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
8．（人教版物理九年级第18章第4节焦耳定律同步练习）用“220V，800W”的电热壶烧水．若不考虑能量损失，当把它接入110V的电源上时，用32min可将一壶水烧开，若将该壶接在220V电源上时，烧开同样一壶水所用时间为（ ）
A．12min B．16min C．24min D．8min
9．（人教版物理九年级第18章第4节焦耳定律同步练习）如图是探究电流产生热量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．甲实验是为了研究电流产生的热量与电阻的关系
B．甲实验通电一段时间后，左侧容器内空气吸收的热量更多
C．乙实验是为了研究电流产生的热量与电流的关系
D．乙实验通电一段时间后，右侧U形管中液面的高度差比左侧的小
10．（人教版物理九年级第18章第4节焦耳定律同步练习）如图所示，是研究电流热效应的部分实验电路，甲电阻丝的阻值小于乙电阻丝的阻值．比较通电后两根电阻丝各自两端的电压U甲、U乙以及它们在相同时间内分别产生的热量Q甲、Q乙的大小，下面关系中正确的是（ ）
A．U甲＜U乙，Q甲＜Q乙 B．U甲＜U乙，Q甲＞Q乙
C．U甲=U乙，Q甲=Q乙 D．U甲＞U乙，Q甲＜Q乙
11．（人教版物理九年级第18章第4节焦耳定律同步练习）如图所示电路中，已知R1＞R2，电源电压U保持不变，在相同的时间内四个电路中总共放出的热量由多到少的顺序是（ ）
A．甲、乙、丙、丁 B．甲、丙、丁、乙
C．丙、丁、乙、甲 D．乙、丁、丙、甲
12．（人教版物理九年级第18章第4节焦耳定律同步练习）一台电动机正常工作时线圈两端的电压为380V，线圈的电阻为2Ω，线圈中通过的电流为10A．这台电动机工作1s消耗的电能为W，产生的热量为Q，则（ ）
A．W=3800J，Q=200J B．W=3800J，Q=3800J
C．W=7200J，Q=200J D．W=7200J，Q=3800J
13．（人教版物理九年级第18章第4节焦耳定律同步练习）如图所示， 将一个标有“2W5V”的小灯泡L与一个阻值为5Ω的电阻R串联后接到电压为6V的电源上，小灯泡恰能正常发光．则通电1min时电阻R产生的热量是（ ）
A．48J B．120J C．144J D．无法判断
二、填空题
14．（人教版物理九年级第18章第4节焦耳定律同步练习）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。
15．（人教版物理九年级第18章第4节焦耳定律同步练习）焦耳定律：电流通过导体时，通电导体产生的热量，跟 成正比，跟 成正比，跟 成正比。
16．（人教版物理九年级第18章第4节焦耳定律同步练习）电热器是利用电流的 效应来工作的．某发热元件是一个阻值为500Ω的电阻，通过的电流为0.1A，通电100s产生的热量是 J。
17．（人教版物理九年级第18章第4节焦耳定律同步练习）如图是高、中、低“三档”电热器（R1＞R2）的工作电路，如果将电热器调至高温档工作，应该闭合 开关；如果调至中温档工作，已知电源电压为U，通电时间为t，则它产生的热量的表达式： 。
18．（人教版物理九年级第18章第4节焦耳定律同步练习）春节前，某市区进行了供电线路改造，改造的内容是把部分导线换成更粗的．在同样条件下，与改造前比较，导线的电阻变 ；电流在导线上产生的热量变 。（选填“多”或“少”）
19．（人教版物理九年级第18章第4节焦耳定律同步练习）如图所示，电阻丝甲、乙是由横截面积相同而长度的不同（L甲＞L乙）同种材料制成的，把它们串联接入电路中，则 产生的热量多；若把相同的火柴放在电阻丝甲、乙上，则 （选填“1先”、“2先”或“1、2同时”）燃烧．
20．（人教版物理九年级第18章第4节焦耳定律同步练习）电磁炉以其高效、节能、卫生、安全成为新一代智能灶具。一只1500W的电磁炉正常工作时，在1标准大气压下将1kg的水从20℃加热到沸腾，需要加热4min.。在此过程中1kg水吸收的热量是 J，电磁炉消耗的电能为 J。
三、实验探究题
21．（人教版物理九年级第18章第4节焦耳定律同步练习）为了探究电流产生的热量跟什么因素有关，王军设计了如图所示的家甲、乙两种装置，他将两端阻值不同的电阻丝（R1＜R2）分别密封在两个完全相同的烧瓶中，并通过短玻璃管与相同的气球相连，两次实验电源电压不变．
（1）甲装置可探究电流产生的热量与______的关系．
答案：电阻
（1）甲装置可探究电流产生的热量与 的关系．
（2）在装置甲、乙的来两次实验中，通过比较相同时间里气球B与D的变化情况可探究电流产生的热量与的 关系．
（3）在甲、乙两装置同时实验，在相同的通电时间里，与气球 （填气球字母标号）相通的电阻丝产生热量最多．
（4）教材上的实验装置如图丙所示（烧瓶与图中的相同）．比较甲、乙和丙图所示的两种不同的实验装置，你认为较好的装置是 ，理由是： ．
22．（人教版物理九年级第18章第4节焦耳定律同步练习）文文和丽丽同学设计了如图所示的实验装置，探究“电流的热效应跟电阻大小的关系”．
（1）请说明在实验中，控制相同的主要因素有 ，观察的主要现象是 ；
（2）实验过程中丽丽发现实验现象并不明显，可能的原因是什么？（写出两种） 、 ；
（3）文文用电热器给水加热，观察到水沸腾后继续加热，水的温度却保持不变．文文认为既然水没有变得更热，那么电热器所供给的能量跑到水蒸气里了，请你从做功和热传递角度分别举一例，证实水蒸气有较多能量。
23．（人教版物理九年级第18章第4节焦耳定律同步练习）刚强同学在研究“电流通过导体产生热量的多少与电流、电阻是否有关”时，采用了如图所示的实验装置，将1、2和3、4导线分别接到电源两端．
（1）实验中通过观察U形管中 的变化来比较电流通过电阻丝产生热量的多少；
（2）甲图所示的装置是用来研究电流通过电阻丝产生的热量与 的关系，通过一段时间， 容器中电流产生的热量较多；（选填“a”或“b”）
（3）乙图所示的实验装置是用来研究电流通过电阻丝产生的热量与 的关系，通过一段时间， 容器中电流产生的热量多．（选填“c”或“d”）
24．（人教版物理九年级第18章第4节焦耳定律同步练习）如图所示的电路中，电源电压U=6V电阻R1=6Ω，电阻R2=4Ω，求：
（1）只闭合S2，通电10s的时间内电流通过R2产生的电热是多少？
（2）当三个开关处于何种状态时，整个电路消耗的电功率最大？此时的最大电功率为多少？
25．（人教版物理九年级第18章第4节焦耳定律同步练习）某电水壶有加热档和保温档，现盛有2kg温度为20℃的水，接在220V家庭电路给水加热，通电10min水到达100℃，电水壶自动进入保温状态，它正常工作时的功率和时间的关系图象如图所示．（C水=4.2×103J/（kg ℃），试求：
（1）加热过程中水吸收的热量是多少？
（2）加热时电水壶的热效率是多少？
（3）保温状态下，电水壶消耗的电能是多少焦？
答案解析部分
1．【答案】D
【知识点】焦耳定律
【解析】【解答】根据焦耳定律 可知：A、电流通过导体做了多少功就有多少电能转化为其他形式的能，故A错误；B、由焦耳定律可知，电流通过电阻产生的热量与电流的二次方成正比，故B错误；C、用电器两端的电压越大，电流在相等时间内产生的热量越多，故C错误；D、由焦耳定律可知，由于通电时间和电阻不确定，则通过电阻的电流越大，产生的热量不一定越多，故D正确。故选D．
【分析】电流做功的过程实质上是电能转化为其它形式能的过程。焦耳定律的内容：电流通过导体时所产生的热量，跟电流的二次方成正比，跟导体的电阻成正比，跟通电时间成正比。
2．【答案】A
【知识点】焦耳定律
【解析】【解答】通电时间t=1min=60s，电热丝产生的热量： 故选A
【分析】电热丝产生的热量由焦耳定律可直接求出
3．【答案】C
【知识点】焦耳定律的应用
【解析】【解答】根据焦耳定律公式 知：在相同的时间内 故选C
【分析】利用焦耳定律 进行计算即可求出。
4．【答案】C
【知识点】影响电阻大小的因素；焦耳定律的应用
【解析】【解答】因为电饭锅与电源线串联，所以流过它们的电流和通电时间相等，由 可知，电源线很热，说明电源线电阻产生的热量多，电源线电阻比较大．导体的电阻与导体的材料、长度、横截面积等因素有关，电饭锅电源线的材料、长度一定，电阻较大，是因为电源线横截面积太小，电源线太细造成的。故选C．
【分析】由 可知，电流通过导体产生的热量跟电流、电阻大小和通电时间有关，电饭锅跟导线串联在一起，因此通电时间和电流大小相等时，插头处电源线发现很热，说明此处电阻大。导体的电阻又与导体的材料、长度和粗细等有关，在其他条件相同时，导体的横截面积越小，电阻越大。
5．【答案】D
【知识点】影响电阻大小的因素；焦耳定律的应用
【解析】【解答】A、由 可得，电阻不变，电流减半时，电流产生的热量将变为原来的 ；B、由 可得，电阻不变，电压减半，电流产生的热量将变为原来的 ；C、由 可得，电压不变，电阻减半时，电流产生的热量将变为原来的2倍；D、由 可得，电阻和电压均减半时，电流产生的热量将变为原来的 ．故选D．
【分析】纯电阻电路中电阻产生的热量和电流所做的功相等，计算公式通用，选择合理的电功率公式逐项分析即可得出结果
6．【答案】C
【知识点】电功及电功的实质；焦耳定律的应用
【解析】【解答】一台电风扇和一个电熨斗，虽然使用时电流做功相同，电熨斗正常工作时，把电能全部转化为为内能，电风扇正常工作时，主要把电能转化为机械能，只有很少一部分电能转化为内能，故电风扇与电熨斗消耗相同的电能，电熨斗产生的热量多，故ABD错误，C正确。故选C．
【分析】电流做功的实质是电能转化为其它形式的能的过程，电流做了多少功，就有多少电能转化为其它形式的能．根据电风扇与电熨斗的工作原理，分析它们工作时能量的转化方向，然后答题。
7．【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．
8．【答案】D
【知识点】电功与热量的综合计算
【解析】【解答】烧开同样一壶水消耗的电能相等，设电热壶的电阻为R，根据 得：
则有： ，即 故选D．
【分析】电热水壶的原理是将电能转化为内能，在110V的电压下将水烧开和在220V的电压下烧开一壶水消耗的电能相等，根据 得出等式即可求出。
9．【答案】B
【知识点】焦耳定律
【解析】【解答】AB、装置甲中一个5Ω的电阻与两个5Ω的电阻并联后再串联，根据串联电路的电流特点可知，右端两个电阻的总电流和左端的电阻电流相等，即I右=I左，两个5Ω的电阻并联，根据并联电路的电流特点知I右=I1+I2，两电阻阻值相等，则支路中电流相等，I1=I2，所以右边容器中的通过电阻的电流是左侧通过电流的一半，即是研究电流产生的热量与电流的关系，由Q=I2Rt可知，左边容器中的电阻产生的热量多，温度升得较快；因此通电一段时间后，玻璃管左侧液面高度差更大，故A错误，B正确。CD、在乙装置中，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，左边容器中的电阻小于右边容器中的电阻，即是探究电流产生的热量与电阻大小的关系；故由Q=I2Rt可知，在相同时间内，电流相同的情况下，电阻越大，电流通过导体时产生的热量越多，右边容器中的电阻产生的热量多，温度升得较快，所以乙实验通电一段时间后，右侧U形管中液面的高度差比左侧的大，故CD均错误。故选B．
【分析】由焦耳定律Q=I2Rt可知，Q与I、R及t有关，故应采用控制变量法进行分析。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。
10．【答案】A
【知识点】焦耳定律
【解析】【解答】由于两电阻丝串联，流过它们的电流I相等，通电时间t相等，因为R甲＜R乙，由U=IR可知：U甲＜U乙；由Q=I2Rt知：Q甲＜Q乙；故选A
【分析】两电阻丝串联，流过它们的电流I相等，通电时间t相等，由U=IR判断它们间的电压关系，由Q=I2Rt判断它们产生的热量关系．
11．【答案】D
【知识点】焦耳定律
【解析】【解答】因为甲、乙、丙、丁四个电路两端电压相等，电阻关系为R甲＞R丙＞R丁＞R乙，
根据纯电阻电路焦耳定律公式 可知，相同时间内产生的热量关系为：Q乙＞Q丁＞Q丙＞Q甲故选D．
【分析】根据串并联电路电阻特点可知，两电阻并联时总电阻最小，两电阻串联时总电阻最大；根据 可知，电压不变时，电阻越小，电路产生的热量越多，反之越少．
12．【答案】A
【知识点】电功的计算；焦耳定律
【解析】【解答】电动机消耗的电能： ；产生的热量 ；故选A．
【分析】已知电压、电流与通电时间，由W=UIt可以求出电动机消耗的电能，由焦耳定律可以求出其产生的热量。
13．【答案】A
【知识点】焦耳定律
【解析】【解答】由P=IU得，电路中的电流： ，则1min内电阻R产生的热量： ；故选：A
【分析】小灯泡恰能正常发光，根据 计算出电流，串联电路中各处电流都相等，即通过R的电流，最后根据焦耳定律的计算公式计算出R产生的热量．
14．【答案】焦耳；热量（能量）
【知识点】焦耳定律
【解析】【解答】英国物理学家焦耳做了大量实验，于1840年最先精确地确定了电流产生的热量跟电流、电阻和通电时间的关系，得出Q=I2Rt．为了纪念他做出的贡献，人们将他的名字命名为热量（能量）的单位。故答案为：焦耳；热量（能量）
【分析】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。
15．【答案】电流的平方；导体的电阻；通电的时间
【知识点】焦耳定律
【解析】【解答】大量实验证明，电流通过导体产生的热量跟电流的平方成正比，跟导体的电阻成正比，跟通电的时间成正比；这个规律叫焦耳定律。故答案为：电流的平方；导体的电阻；通电的时间。
【分析】直接根据焦耳定律的内容及公式填写
16．【答案】热；500
【知识点】焦耳定律的应用
【解析】【解答】电热器是利用电流的热效应来工作的；发热元件产生的热量： 。故答案为：热；500．
【分析】电流通过导体时导体发热，这种现象是电流的热效应；知道发热元件的阻值和通过的电流以及通电时间，根据焦耳定律求出此时的热量。
17．【答案】S、S1、S2；
【知识点】电阻的并联；焦耳定律的应用
【解析】【解答】由电路图可知，当开关S、S1、S2闭合时，两电阻并联，根据电阻的并联特点可知，此时电路中的总电阻最小，由 可知，此时电热器的电功率最大，处于高温档位；
当闭合开关S、S2闭合时，电路中只有R2工作，因为R1＞R2，所以由 可知，此时电热器处于中温档位，t内产生的热量： 。
故答案为：S、S1、S2；
【分析】根据 可知，在电源的电压不变时，要调到电热器的高温档位，应使电路中的总电阻最小，根据电阻的并联特点可知两电阻并联时电路中的总电阻最小，据此判断需要闭合的开关；当电路中只有R2工作时，电热器处于中温档位，根据焦耳定律求出通电时间为t内产生的热量。
18．【答案】小；少
【知识点】焦耳定律的应用
【解析】【解答】解：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少。故答案为：小；少．
【分析】导体的电阻是导体本身的一种性质，电阻大小的影响因素：材料、长度、横截面积有关．材料一定，导体的长度越短，横截面积越大，电阻越小；根据 即可判断。
19．【答案】甲；1
【知识点】焦耳定律的应用
【解析】【解答】电阻丝的材料与横截面积相同，电阻丝越长电阻越大，由于L甲＞L乙，则R甲＞R乙，两电阻丝串联，通过它们的电流I与通电时间t都相等，由Q=I2Rt可知：Q甲＞Q乙，在相等时间内电阻丝甲产生的热量多，火柴1先达到其燃点，火柴1先燃烧。故答案为：甲；1
【分析】电阻丝电阻与材料、长度、横截面积有关，在材料与长度相同的情况下，电阻丝越长，电阻越大；应用焦耳定律判断电阻丝产生热量的多少，然后判断哪根火柴先燃烧。
20．【答案】3.36×105；3.6×105
【知识点】热量的计算；电功的计算；电功与热量的综合计算
【解析】【解答】（1）在标准大气压下，水的沸点为100℃，水吸收的热量：Q吸=cm（t-t0）=4.2×103J/（kg ℃）×1kg×（100℃-20℃）=3.36×105J；（2）电磁炉正常工作，P=P额=1500W，正常工作4min消耗的电能：W=Pt=1500W×240s=3.6×105J。故答案为：3.36×105；3.6×105
【分析】知道水的质量、水的比热容、水温度的变化，利用吸热公式求水吸收的热量；
知道电磁炉的电功率和工作时间，利用电功率定义式可以求电流做功（消耗的电能）。
21．【答案】（1）电阻
（2）电流
（3）C
（4）甲；气体的热胀冷缩效果比固、液体更明显，实验现象更直观，时间更短．
【知识点】焦耳定律
【解析】【解答】（1）甲图中两电阻串联，则两电阻中的电流相等，则可知热量应与电阻有关，根据气球膨胀的多少可知热量的多少，则可知热量与电阻大小的关系；（2）乙图中两电阻并联，则B、D两容器中的电流不同，而两电阻丝的电阻相同，故探究的应是热量与电流的关系；（3）甲图中两电阻串联，则通过两电阻的电流相等，由焦耳定律可得，电阻大的电阻丝产生的热量较多，即B中产生的热量较多；乙图中两电阻并联，则电压相等，由 可得，电阻小的产生的热量较多，故C比D产生的热量要多；而B、D电阻相等，由欧姆定律可得，B中电流小于D中电流，故D中热量要比B中热量多，故C中热量最多；（4）选用图甲好处是：气体的热胀冷缩效果比固液态更明显，实验现象更直观，时间更短。
故答案为：（1）电阻；（2）电流；（3）C；（4）甲；气体的热胀冷缩效果比固、液体更明显，实验现象更直观，时间更短．
【分析】由甲图可知，两电阻串联，则可知电路中电流一定相等，由焦耳定律可知两瓶中产生的热量应与电阻有关，故可探究电流产生的热量与电阻的关系；由乙图可知两电阻并联，而B瓶与D瓶电阻相等，则可知两瓶中的电流不同，故由焦耳定律可得两瓶中热量与通过的电流有关；由焦耳定律比较四个电阻产生的热量可知哪个电阻丝产生的热量最多；根据气体及固体的热胀冷缩性质的不同，可以分析哪种实验方法更直观；而由气球演示不能得出准确的温度变化，故无法得出定量关系，故二者各有优缺点。
22．【答案】（1）电流相等；气球膨胀的大小
（2）电源电压太低；装置气密性不好
（3）从做功角度：生活经验--①水沸腾时，继续加热，水蒸气能把壶盖顶起；②水沸腾变成水蒸气，能为机械提供动力．实验现象--①水沸腾时，继续加热，试管的塞子能被冲出；②水沸腾时，继续加热，水蒸气能推动叶轮转动．从热传递角度：生活经验--①水沸腾变成蒸气能为城市的集中供热提供优越的方式；②100℃的水蒸气烫伤比100℃的水烫伤更严重．实验现象--①实验能说明沸水与同温度的蒸汽给物体加热效果不同；②水沸腾时，继续加热，产生较多蒸汽能把馒头较快蒸熟．
【知识点】电流的热效应
【解析】【解答】（1）控制在电流相同的条件下，相等时间内，观察比较两个气球膨胀的程度，判断电流产生的热量跟电阻大小的关系．（2）实验现象不明显的原因：装置气密性不好（气球漏气）；球皮太厚；电阻R1、R2的阻值相近；电源电压太低（电流太小）．（3）故答案为：（1）电流相等；气球膨胀的大小；（2）电源电压太低；装置气密性不好；（3）如上分析．
【分析】串联电路中电流处处相等，通电时间相同；电流产生的热量不能直接看出来，是通过气球膨胀的大小来反映的，气球膨胀越大，电流产生热量越多；
电热和电阻有关，当电流和能电时间一定时，电阻越大，产生的电热越多；
水沸腾时，虽然继续加热，但温度保持不变，所加的热量正好用来完成沸腾，即使液态的水变为气态，生活经验--水沸腾时，继续加热，水蒸气能把壶盖顶起。
23．【答案】（1）液面高度差
（2）电阻；b
（3）电流；c
【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，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。通过一段时间，b容器中电流产生的热量较多，该容器的电阻最大；（3）图乙装置中一个5Ω的电阻与两个5Ω的电阻并联后再串联，根据串联电路的电流特点可知，右端两个电阻的总电流和左端的电阻电流相等，即I右=I左，两个5Ω的电阻并联，根据并联电路的电流特点知I右=I内+I外，所以，I左＞I内，烧瓶内的电阻值都是5Ω，阻值相等，通电时间相等，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；通过一段时间，c容器中电流产生的热量多．故答案为：液面高度；（2）电阻；b；（3）电流；c
【分析】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；
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；探究电流产生热量跟电流关系时，控制电阻和通电时间相同．
24．【答案】（1）14.4J
（2）当开关S1、S3闭合，S2断开时，整个电路消耗的电功率最大，此时的最大电功率为15W．
【知识点】电功率的计算；焦耳定律的应用
【解析】【解答】（1）只闭合S2时，R1与R2串联，串联电路中总电阻等于各分电阻之和，即：R=R1+R2=6Ω+4Ω=10Ω，则电路中的电流： ，通电10s的时间内电流通过R2产生的电热： ；（2）当开关S1、S3闭合，S2断开时，两电阻并联，电路中的总电阻最小，由 可知，电源电压一定时，电功率最大；因并联电路中总电阻的倒数等于各分电阻倒数之和，所以，由 得，电路中的总电阻： ，则电路的最大电功率： ．答：（1）只闭合S2，通电10s的时间内电流通过R2产生的电热是14.4J；（2）当开关S1、S3闭合，S2断开时，整个电路消耗的电功率最大，此时的最大电功率为15W．
【分析】（1）只闭合S2时，R1与R2串联，根据电阻的串联和欧姆定律求出电路中的电流，根据Q=I2Rt求出通电10s的时间内电流通过R2产生的电热；（2）电源的电压一定，由 可知，当电路中的电阻最小时，电路中的总功率最大，根据电阻的串并联可知，当两电阻并联时电路中的电阻最小，据此进行解答。
25．【答案】（1）6.72×105J
（2）93.3%
（3）24000焦
【知识点】电功与热量的综合计算
【解析】【解答】（1）水吸收的热量：Q吸=cm（t-t0）=4.2×103J/（kg ℃）×2kg×（100℃-20℃）=6.72×105J（2）由图象可知，加热时电水壶的功率P加热=1200W，则10min消耗电能产生的热量：Q=W=P加热t=1200W×10×60s=7.2×105J，热水壶效率： （3）保温状态下，电水壶消耗的电能：W=P保温t保温=80W×（15-10）×60s=24000J；答：（1）加热过程中水吸收的热量是6.72×105J；（2）加热时电水壶的热效率是93.3%；（3）保温状态下，电水壶消耗的电能是24000焦。
【分析】再根据Q=cm（t-t0）求出瓶内水吸收得热量；由Q=W=Pt求出消耗电能产生的热量，应用效率公式可求出加热时电热水瓶的热效率；由W=Pt可以求出保温状态下消耗的电能。
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