2023-2024学年人教版九年级物理同步训练基础卷：18.4焦耳定律
一、选择题
1．（2023九上·期末）为了探究“电流通过导体产生的热量跟什么因素有关”，某同学将两段阻值不同的电阻丝R1、R2分别密封在两个完全相同的烧瓶中，并设计了如图所示的甲、乙两套装置。已知电源电压相等且保持不变，R1A．甲装置可探究电流通过导体产生的热量与电流是否有关
B．乙装置电流通过电阻R2比R1产生的热量多
C．在相同的通电时间内，d温度计所在烧瓶中的电阻丝产生的热量最多
D．比较相同通电时间内a、c两温度计示数变化，可探究电流产生的热量与电流是否有关
2．（2023九上·哈尔滨期中）如图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（ ）
A．通电后，甲图透明容器中电阻丝内能增加和空气内能增大的方式是相同的
B．甲图中通电一段时间后，左侧容器中电阻产生的热量更少
C．乙实验是为了研究电流产生的热量与电流的关系
D．通电后，乙图中左、右电阻产生的热量之比是1：2
3．（2022九上·讷河期中）下列图所示的家用电器中属于电热器的是（ ）
A．电暖气 B．洗衣机 C．电风扇 D．电视机
4．（2024九上·桥西期末）将规格都是“”的一台电冰箱、一台电脑和一床电热毯，分别接入同一家庭电路中正常工作，若通电时间相同．则下列说法中正确的是（ ）
A．电冰箱产生的热量最多 B．电脑产生的热量最多
C．电热毯消耗的电能最多 D．电流通过三者做的功一样多
5．（2024九上·农安期末）下列事例属于防止电热危害的是（ ）
A．用电饭锅煮饭 B．电热孵化器孵小鸡
C．用电熨斗熨衣服 D．电视机外壳加散热窗
6．（2022九上·吴忠期末）某导体的电阻是2Ω，通过2A的电流时，1min产生的热量是（ ）
A．48J B．480J C．24J D．240J
7．（2023九上·甘肃期末）电路两端电压增为原来的3倍，电路的电阻降为原来的0.5倍，在相同时间内，电流产生的热量是原来的（ ）
A．6倍 B．9倍 C．18倍 D．1.5倍
8．（2024九上·福建期末）在如图所示的电路中，导体A、B是由同种材料做成的，A和B等长，但A比B的横截面积大，当闭合后，在相同时间内，下列叙述正确的是（ ）
A．电流通过A、B所做的功
B．电流通过A、B所做的功
C．电流通过A、B所做的功
D．无法比较电流通过A、B做功的大小
9．（2023九上·密云期末）下图的家用电器中，利用电流热效应工作的是（ ）
A．抽油烟机 B． 电视机
C． 电饭锅 D． 电风扇
10．（2024九上·甘肃期末）将规格都是“220V 180W”的一台电视机、一台电风扇和一床电热毯，分别接入同一家庭电路中，若通电时间相同，则下列说法正确的是
A．电视机产生的热量最多 B．电风扇产生的热量最多
C．三者产生的热量一样多 D．电热毯产生的热量最多
11．（2024九上·甘肃期末）两只电水壶，都标有“220V 1000W”，甲水壶装水1000g，乙水壶装水1500g，两水壶正常工作10分钟．若此过程中电流通过甲水壶做功记为W甲，通过乙水壶做功记为W乙．
A．W甲＝W乙 B．W甲＜W乙
C．W甲＞W乙 D．W甲＝1.5 W乙
12．（2023九上·南召期末）从产品说明书得知，一台“6V 3W”的迷你型小风扇，电动机线圈阻值为0.1Ω。当小风扇正常工作时，则下列说法中正确的（ ）
A．小风扇1min消耗的电能为18J
B．小风扇1min将180J电能转化成机械能
C．电动机线圈1min产生的热量为1.5J
D．电动机线圈1min产生的热量为15J
13．（2023九上·洛阳期末）甲、乙两只电热杯及其铭牌如图所示，若它们的电阻不随温度的变化而改变，则下列说法中正确的是（ ）
A．甲的电阻小于乙的电阻
B．两电热杯均正常工作时，相同时间内消耗的电能一样多
C．若将乙接在电压为110V的电路中，它的实际功率为250W
D．若将两电热杯串联后接在电压为220V的电路中，相同时间内甲产生的热量较多
14．（2023九上·深圳期末）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。再闭合开关S2后，下列说法正确的是（ ）
A．电流表示数为0.5A B．小灯泡L的电阻为40Ω
C．电路总功率增加了0.4W D．在1min内电阻R产生的热量为60J
15．（2023九上·东城期末）额定电压相同的电热水壶、电烤箱和电饭锅正常工作过程中电热水壶中消耗的电能W和通电时间t的关系如图所示，关于电烤箱这三个用电器，下列判断正确的是（ ）
A．正常工作时，电热水壶比电烤箱产生的热量少
B．正常工作时，电饭锅比电热水壶的功率大
C．正常工作时，通过电饭锅的电流最小
D．在一个月内，电热水壶消耗的电能一定最多
16．（2022九上·安徽开学考）物理创新小组使用两根电热丝（R1>R2）和两个开关S1、S2制成简易电火锅，接通电源，通过开关的开闭可实现高温、中温和低温三挡，只闭合S2时，R2单独接入电路。关于以上描述，下列判断正确的是（ ）
A．只有开关S1、S2均闭合时，电热丝R1才能工作
B．当开关S1断开、S2闭合时，电火锅进入低温挡
C．高温档时R2两端的电压比R1两端的电压小
D．高温档时R2的电功率与中温档时R2的电功率相等
二、填空题
17．（2022九上·怀宁期末）如图所示实验装置，可以用来探究通电时间相同时，电流通过导体产生的热量与 _的关系，若通过R 的电流是1A，1min 内电流通过电阻R 产生的热量是 J。
18．（2024九上·石碣期末）如图所示，甲、乙两个透明容器中封闭着等量的空气，把装置A、B两端接到电源两端。利用这个装置可以探究电流产生的热量和 的关系， 实验中用U形管内液面的 反映导体产生热量的多少。通电一段时间后，容器 （填“甲”或“乙”）内电阻丝产生的热量较多。
19．（2022九上·秦安期末）一台电动机正常工作时线圈两端的电压为220V，线圈的电阻为2Ω，通过线圈的电流为5A，这台电动机正常工作时，10秒钟消耗的电能为 J，产生的热量为 J。
20．（2021·安徽模拟）如图甲所示的电路中，电源电压U=3V，内阻r=lΩ （电源可以等效为由图乙中的理想电源和电阻串联而成）：电动机内阻r0=0.5Ω，闭合开关后，通过电动机线圏的电流为0.2A。求
电动机工作1min时间内：电流通过电动机绻圏产生的热量 J；整个电路消耗的电能 J；电动机产生的机械能 J。
21．（2024九上·内蒙古期末）如图甲所示是某款强光手电筒中的可充电池，上面标有“4800mA·h 3.7 V”，它充满电后，储存的电能大约是 W·h。若充满电的电池给手电筒灯泡供电电流是0.2 A，则灯泡最长工作时间是 h。如图乙所示，在铝箔条上的A、B、C三处剪出了宽度相同的缺口。将铝箔条的两端连到电池的两极上，由于铝箔电阻很小，会造成电池 ，铝箔条上会产生大量的热，缺口 (填“A”“B”或“C”)处发热功率最大，最容易烧断。
三、实验探究题
22．（2024九上·邹城期末）晨晨用如图所示的器材探究“电流通过导体产生的热量与什么因素有关”，两个相同透明容器中密封着等量的空气，电源电压不变。
（1）实验中通过观察U形管中左右液面的 来比较电阻产生热量的多少。
（2）分析可知，本实验是在探究电流产生的热量与 的关系。
（3）实验中用到的实验方法主要有转换法和 法。
23．（2023九上·茂名月考）在探究“影响电流热效应的因素”实验中：
（1）为了探究电热器产生的热量与电流的关系，小明设计了图甲装置，在烧瓶内安装一根电阻丝，并插入一支温度计，通过比较烧瓶内液体的温度变化，来判断相同时间内不同电流产生的热量多少。若他想让烧瓶内液体在短时间内温度变化更明显，应选用 （选填“煤油”或“水”），理由是 。
（2） 小明先测量烧瓶内液体的温度后，闭合开关，通电30s再测量烧瓶内液体的温度，得到温度的升高量填入表中；然后移动滑动变阻器滑片改变电流大小，重复上述操作，获得第二组数据（见下表）。
实验次数 电流/A 通电时间/s 电阻/Ω 温度升高量/℃
1 0.3 30 10 1.5
2 0.6 30 10 6.0
由此得出：同一导体，在通电时间相等时，电流 ，其产生的热量 。
（3）若要探究电热器产生热量与电阻的关系，应保持电流和通电时间相等，同时选择乙图中 （选填“A”或“B”）烧瓶与甲图中的烧瓶 （选填“串联”或“并联”）。
四、计算题
24．（2024九上·石碣期末）如图甲是老师办公室的某款饮水机，下表为该款饮水机铭牌的部分参数，其内部简化电路如图乙所示。当S闭合，S1断开时，饮水机处于保温状态，当S、S1同时闭合时，饮水机处于加热状态。求：
额定电压 220V
额定功率 加热 1100W
保温 44W
热水箱容量 2L
（1）饮水机保温状态下正常工作时的电流。
（2）R2的电阻。
（3）饮水机加热10min消耗的电能。
25．（2023九上·湖北月考） 如图甲所示的电热杯垫，它能够对杯子进行加热或保温。杯垫内部简化电路如图乙所示， R1、R2 为加热电阻，其中 R1=10Ω，R2=5Ω，其工作电压 U=10V，1、2、3、4 为触点，通过调节旋钮可使扇形开关 S 上端同时接触两个相邻的触点，从而实现开关、加热或保温档之间的切换。求：
（1） 当开关旋至 2、3 触点时电路中的电流；
（2） .当开关旋至 3、4 触点时电路消耗的功率；
（3） .杯垫保温 1min 产生的热量。
答案解析部分
1．【答案】D
【知识点】焦耳定律
【解析】【解答】A.根据甲装置，电阻串联，电流相等，电阻不同，探究电流通产生的热量与电阻是否有关，A不符合题意；
B.乙装置中，电阻并联，根据，电流通过电阻较小的R1产生的热量多，B不符合题意；
C.甲装置电阻串联，电流比乙装置的电流小，产生的热量比乙装置都少；由于乙装置中，R1比R2产生的热量多，在相同的通电时间内，c温度计所在烧瓶中的电阻丝产生的热量最多，C不符合题意；
D.由于a、c烧瓶中电阻相同，电流不同，通过a、c两温度计示数变化，可探究电流产生的热量与电流是否有关，D符合题意。
故答案为：D.
【分析】电流产生的热量和电流的平方成之比，和电阻成正比，和时间成正比；探究电流产生热量的影响因素时，需要利用控制变量法。
2．【答案】D
【知识点】焦耳定律；电流的热效应
【解析】【解答】 A、通电后，甲图透明容器中电阻丝的电流做功，将电能转化为内能，内能增加，而空气内能是通过热传递增大的，故A错误。
B、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，左右两边的电阻大小相同，在相同时间内左侧的电流大，产生的热量多，故B错误。
C、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C错误。
D、乙图中左、右电阻串联，电流大小相同，右侧的电阻是左侧电阻的2倍，根据Q=I2Rt知相同时间内右侧产生的热量是左侧产生热量的2倍，即左、右电阻产生的热量之比是1：2，故D正确。
故答案为：D
【分析】电流产生的热量跟电流大小、电阻大小、通电时间有关。
（1）改变内能的方法是做功和热传递。
（2）在电阻和通电时间相同时，电流越大产生的热量越多。
（3）电流产生热量跟电流、电阻和通电时间有关，根据控制变量法分析解答。
（4）根据影响电流产生热量的因素判断左、右电阻产生的热量之比。
3．【答案】A
【知识点】焦耳定律
【解析】【解答】A.电饭锅是将电能转化为内能的用电器，故A符合；
B.洗衣机是把电能主要转化为机械能，故B不符合；
C.电风扇是把电能主要转化为机械能，故C不符合；
D.电视机是将电能转化为光能和声能的用电器，故D不符合
故选A.
【分析】本题考查学生对电能转化本质的理解情况，电热器是将电能转化为内能的用电器，根据各个选项中用电器的能量转化，分别进行分析。
4．【答案】D
【知识点】电功的计算；焦耳定律的应用
【解析】【解答】用电器的电功率相同，在相同时间内，根据W=Pt，消耗的电能相同，D符合题意。
故答案为：D.
【分析】根据W=Pt，结合电功率和时间，判断消耗电能的多少。
5．【答案】D
【知识点】焦耳定律的应用；电流的热效应
【解析】【解答】根据题干中的描述可知， ABC3个选项都是利用的电流的热效应，电视机外壳加散热窗是防止电热的危害， D选项正确。
【分析】知道电流的热效应，结合提问中的描述即可判断正确选项。
6．【答案】B
【知识点】焦耳定律的应用
【解析】【解答】利用焦耳定律，计算热量为Q=I2Rt=（2A）2×2Ω×60s=480J，B符合题意。
故答案为：B.
【分析】根据焦耳定律，计算电流产生的热量。
7．【答案】C
【知识点】焦耳定律的应用
【解析】【解答】根据，结合电压和电阻的变化，计算电流产生的热量为，C符合题意。
故答案为：C.
【分析】根据，计算电流产生热量的关系。
8．【答案】B
【知识点】影响电阻大小的因素；焦耳定律的应用
【解析】【解答】 导体A、B是由同种材料做成的，A和B等长，但A比B的横截面积大， 那么电阻RA故B正确，而A、C、D错误。
故选B。
【分析】首先根据影响电阻的因素的知识比较两个电阻的大小，再根据Q=UIt=I2Rt比较消耗的电能即可。
9．【答案】C
【知识点】电流的热效应
【解析】【解答】抽油烟机、电风扇主要是把电能转化为机械能；电视机主要是把电能转化为声能和光能；只有电饭煲是把电能转化为内能，是利用电流的热效应工作的。C符合题意，ABD不符合题意。
故答案为：C。
【分析】电饭煲是把电能转化为内能，是利用电流的热效应工作的。
10．【答案】D
【知识点】电功计算公式的应用；电功率的计算；电功与热量的综合计算
【解析】【解答】规格都是“220V 180W”用电器，电视机主要产生热和光、电风扇主要产生动能，电热毯主要产生热能，根据电功的公式W=Pt，三个用电器做的功相同，产生的电热的多少依次是电热毯最大，电视机次之，电动机最少，故D符合题意，ABC不符合题意
故选择D
【分析】知道不同用电器工作时得到的能量是什么，例如电动机得到动能，属于电流的磁效应，电热毯利用电流的热效应，就转化内能为主。依据用电器工作的原理来分析判断
11．【答案】A
【知识点】额定电压；额定功率；电功与热量的综合计算
【解析】【解答】两电水壶的额定功率均为1000W，则正常工作功率时：P甲＝P乙，两水壶正常工作10 分钟，即通电时间相等，由W＝Pt可知电流做功相同，即W甲＝W乙．故只有A正确
故选择A
【分析】明确用电器铭牌“220V 1000W”的物理含义是，额定电压和额定功率的关系，正常工作是指用电器在额定电压下工作，电水壶工作的过程是电流做功的 过程，与水壶内水的质量无关，最后根据功率和时间直接计算电功
12．【答案】C
【知识点】电功率的计算；电功与热量的综合计算
【解析】【解答】A．由 得，小风扇1min消耗的电能为： ；A项错误；
BCD．由 得，电路中线圈的电流为： ；电路中通过线圈的电流为产生的热量为： ；所以小风扇1min内电能转化成的机械能小于180J；BD项错误；C项正确。
故答案为：C
【分析】根据电功率和时间的乘积计算消耗的电能；根据电功率和电压的比值， 计算电流，结合电阻和时间，可以计算电流产生的热量。
13．【答案】D
【知识点】电功与热量的综合计算
【解析】【解答】A．两电加热器均正常工作时的功率和额定功率相等，根据P=UI=
的变形式
可知，甲的功率较小 ，其电阻较大，A不符合题意；
B．两电加热器均正常工作时的功率和额定功率相等，由图知甲的额定功率较小，根据W=Pt可知，相同时间内甲消耗的电能较少，B不符合题意；
C．乙的电阻
将乙接入110V的电路中，它的实际功率
C不符合题意；
D．两电加热器串联后接在220V的电路中时通过它们的电流相等，甲的电阻大，由P=I2R可知，甲的实际功率较大，相同时间内甲产生的热量较多，D符合题意。
故答案为：D。
【分析】根据公式，可求出并比较电阻的大小；根据公式W=Pt，可比较消耗的电能；根据公式，可求出实际功率；根据P=I2R，可比较实际功率。
14．【答案】C
【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】由图乙可知，只闭合S1时，电路为小灯泡L的简单电路，电流表测电路中的电流，由图甲可知，当通过小灯泡L的电流为IL＝0.5A时，小灯泡L两端的电压为UL＝2V，小灯泡的实际功率为
符合题意，因此电源电压为U＝UL＝2V
A．由图乙可知，再闭合S2时， 小灯泡L与电阻R并联，电流表测干路电流，因为并联电路中各个支路之间互不影响，所以再闭合S2时，通过小灯泡L的电流仍然为0.5A，小灯泡L两端的电压仍为2V，由并联电路的电压特点可知，电阻R两端的电压为UR＝UL＝2V
由图甲可知，此时通过R的电流为IR＝0.2A，由并联电路的电流特点可知，此时干路电流为I=IL+IR=0.5A+0.2A=0.7A
因此电流表示数为0.7A，A不符合题意；
B．由欧姆定律可知，小灯泡L的电阻为
B不符合题意；
C．电路总功率增加量
C符合题意；
D.1min内电阻R产生的热量为QR＝WR＝URIRt＝2V×0.2A×60s＝24J
D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】灯丝电阻受温度影响，电流和电压不成正比，根据并联电路电压规律可以判断电源电压；并联电路中，干路电流等于支路电流之和；根据电压和电流的比值， 计算电阻；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电流产生的热量。
15．【答案】C
【知识点】电功与热量的综合计算
【解析】【解答】A．由焦耳定律 知道，正常工作时，用电器产生的热量多少和电功率及工作时间有关，因为无法知道电热水壶、电烤箱和电饭锅和工作时间，所以无法判断用电器产生的热量的多少，A不符合题意；
B．由图可知，工作相同时间时，电水壶消耗的电能最多，由 知道，电热水壶的额定功率最大，B不符合题意；
C．由图知道，工作时间相同时，电饭锅消耗的电能最少，由 知道，额定电压相同的电热水壶、电烤箱和电饭锅正常工作时，电饭锅的电功率最小，由 知道，通过电饭锅的电流最小，C符合题意；
D．由W=Pt知道，用电器消耗电能的多少与用电器的电功率及工作时间有关，因为不知道用电器的工作时间，所以无法判断个用电器消耗电能的多少，D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】根据公式，判断热量大小；根据公式，判断功率大小；根据公式，可判断电流大小；由W=Pt知道，用电器消耗电能的多少与用电器的电功率及工作时间有关。
16．【答案】D
【知识点】电功与热量的综合计算
【解析】【解答】根据题意设计电路，R1与R2并联，开关S1控制R1，开关S2控制R2；因为R1>R2，当闭合开关S1，只有R1工作时，为低温档，当闭合开关S2，只有R2工作时，为中温档；开关S1、S2都闭合时，R1与R2并联两端电压相同，为高温档；高温档时R2的电压、电阻与中温档时R2的电压、电阻不变，所以电功率相等，D符合题意，ABC不符合题意。
故答案为：D。
【分析】电源电压一定时，总电阻越小，电路产生的热量越多，结合电路连接情况，判断档位；并联电路电压相等；根据，判断功率的变化。
17．【答案】电流；75
【知识点】焦耳定律；焦耳定律的应用；电流的热效应
【解析】【解答】（1）分析图像可知，R2与R3并联，再与R1串联，R1与R2电阻相同，电流不同，此时考查的是电流通过导体产生的热量与电流大小的关系；
（2）通过R2和R3的电流相等，即，则流过r2的电流为，一分钟内，电流通过R2产生的热量有；
【分析】考查电流热效应的实验、考查电流热效应的计算。
18．【答案】电阻；高度差；乙
【知识点】焦耳定律；电流的热效应
【解析】【解答】（1）由图可知，电路为电阻不同的两个电阻串联，电流相等，故 利用这个装置可以探究电流产生的热量和电阻的关系 ；
（2） 实验中用U形管内液面的高度是由电阻产生热量多少决定，故 用U形管内液面的高度差反映导体产生热量的多少 ；
（3）由图可知， 通电一段时间后， 右侧U形管液面高度差较大，故乙电阻丝产生的热量较多。
【分析】（1）由图结合控制变量法分析判断；
（2）本实验用到了转换法，把电阻丝产生热量的多少转换为观察U形管内液面高度差来判断；
（3）通过实验现象分析判断，U形管液面高度差大的产生的热量多。
19．【答案】11000；500
【知识点】电功的计算；电功率的计算；电流的热效应
【解析】【解答】电动机功率为，则10秒钟消耗的电能为；产生的热量为。
【分析】本题考查公式P=UI、W=Pt、Q=I2Rt的运用。
20．【答案】1.2；36；32.4
【知识点】电功的计算；焦耳定律
【解析】【解答】线圈产生的热量：Q=I2r0t=（0.2A）2×0.5Ω×60s=1.2J；整个电路消耗的电能：W=UIt=3V×0.2A×60s=36J；由于电源内部有电阻，则电源内部电阻产生的热量为：Q′=I2rt=（0.2A）2×1Ω×60s=2.4J，
产生的机械能：E机械=W-Q-Q′=36J-1.2J-2.4J=32.4J。
【分析】求解电流做功，利用公式W=UIt求解即可，U是用电器两端的电压，I是流过用电器的电流，t是用电器工作的时间；电流通过导体时会产生热量，此现象就是电流的热效应，结合焦耳定律Q=I2Rt来求解导体产生的热量，两者做差即为机械功。
21．【答案】17.76；24；短路；A
【知识点】电功及电功的实质；电功计算公式的应用；焦耳定律的应用
【解析】【解答】根据电功的计算公式，可得W= 4800mA·h3.7 V=17.76W·h ；灯泡最长工作时间为=24h；用导线直接将电源两极相连则会造成电源短路；根据图乙可知ABC个缺口处铝条为串联关系，由于横截面积越小电阻越大，可推导A处电阻最大，根据焦耳定律的表达式Q=I2Rt可得A处发热量最大，在时间相同的情况下A处的发热功率最大，最容易烧断。
【分析】对于一些不常见的物理量，能够根据其单位解释其物理意义，结合电功的计算公式即可求解第一问，根据影响电阻大小的因素可判断ABC3个缺口处的电阻大小，结合焦耳定律即可求解最后一问。
22．【答案】（1）高度差
（2）电阻
（3）控制变量法
【知识点】焦耳定律；电流的热效应
【解析】【解答】(1)实验中通过观察U形管中左右液面的高度差来比较电阻产生热量的多少，这是转换法；
(2)闭合开关，两电阻串联接入电路，通过两电阻的电流相同，通电时间相同，两电阻的阻值不同，根据控制变量法可知本实验是在探究电流产生的热量与电阻的关系；
(3)实验中用到的实验方法主要有转换法和控制变量法。
【分析】(1)实验中通过观察U形管中左右液面的高度差来比较电阻产生热量的多少；
(2)探究电流产生热量跟电流关系时，控制电阻和通电时间不变；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；
(3)实验中用到的实验方法主要有转换法和控制变量法。
23．【答案】（1）煤油；煤油的比热容比水的小
（2）大（小）；多（少）
（3）B；串联
【知识点】焦耳定律
【解析】【解答】探究影响电流热效应的因素时：
（1）探究电热器产生的热量与电流的关系，想让烧瓶内液体在短时间内温度变化更明显，液体的比热容小一些，温度变化更快，应选用煤油，因为煤油的比热容比水的小；
（2）根据表中数据，由于使用了同一电阻丝，阻值相同，当时间相同时，电流越大，温度变化越大，由此得出：同一导体，在通电时间相等时，电流大，其产生的热量多；
（3）探究电热器产生热量与电阻的关系，应保持电流和通电时间相等，电阻不同，选择乙图中B烧瓶与甲图中的烧瓶串联。
【分析】（1）液体吸收热量升高温度时，其它条件相同，比热容越小，温度变化越明显；
（2）探究电流产生热量和电流的关系时，通过温度计变化，判断产生热量的多少；
（3）探究电流产生热量和电阻的关系，需要改变电阻，其它条件相同。
24．【答案】（1）解： 当S闭合、S1断开时， P保温＝44W，
饮水机保温状态下正常工作的电流
答：饮水机保温状态下正常工作的电流是0.2A；
（2）解： 当S、S1同时闭合时，饮水机处于加热状态
答：R2的电阻是40Ω；
（3）解： 饮水机加热10min消耗的电能W＝P加热t＝1210 W×10×60 s＝7.26×105J
答：饮水机加热10min消耗的电能是7.26×105J。
【知识点】电功的计算；电功率的计算；焦耳定律；电流的热效应
【解析】【分析】(1)由题意已知保温功率，代入公式P=UI可计算保温档时的电流；
（2）利用电路判断 当S、S1同时闭合时， 处于加热状态，电路为只有 R2 的简单电路，再根据 计算出电阻 R2； （3）由加热功率代入功率变形公式W＝P加热t，可计算消耗的电能。
25．【答案】（1）当开关旋至 2 、 3 触点时， 只有 接入电路， 电路总电流
（2）当开关旋至 3 、 4 触点时， 和 并联接入电路， 电路总功率为
（3）解： 当开关旋至 2 、 3 納点时， 杯慗为保温档
【知识点】电功的计算；电功计算公式的应用；电功率；电功率的计算；额定功率；实际功率；焦耳定律；焦耳定律的应用；电流的热效应；电功与热量的综合计算
【解析】【分析】（1） 主要考查欧姆定律的计算。当开关旋至 2 、 3 触点时， 只有 R1接入电路， 电源电压已知，为U=10V，R1电阻已知，为，根据欧姆定律可求得电路电流；
（2）主要考查电功率计算。当开关旋至 3 、 4 触点时， R1和 R2并联接入电路， 电源电压已知，为U=10V，根据公式可以求出R1和R2的功率，电路的总功率为各用电器功率之和，可求出电路总功率；
（3）主要考查焦耳定律的计算。当开关旋至2、3 两点时，电路功率小于开关旋至3、4 两点，故当开关旋至2、3 两点时为保温档，此时电路电流已知，I=1A，R1电阻已知，为，保温时间t=60s，根据热量公式Q=I2Rt，可求得1min产生的热量；
1 / 12023-2024学年人教版九年级物理同步训练基础卷：18.4焦耳定律
一、选择题
1．（2023九上·期末）为了探究“电流通过导体产生的热量跟什么因素有关”，某同学将两段阻值不同的电阻丝R1、R2分别密封在两个完全相同的烧瓶中，并设计了如图所示的甲、乙两套装置。已知电源电压相等且保持不变，R1A．甲装置可探究电流通过导体产生的热量与电流是否有关
B．乙装置电流通过电阻R2比R1产生的热量多
C．在相同的通电时间内，d温度计所在烧瓶中的电阻丝产生的热量最多
D．比较相同通电时间内a、c两温度计示数变化，可探究电流产生的热量与电流是否有关
【答案】D
【知识点】焦耳定律
【解析】【解答】A.根据甲装置，电阻串联，电流相等，电阻不同，探究电流通产生的热量与电阻是否有关，A不符合题意；
B.乙装置中，电阻并联，根据，电流通过电阻较小的R1产生的热量多，B不符合题意；
C.甲装置电阻串联，电流比乙装置的电流小，产生的热量比乙装置都少；由于乙装置中，R1比R2产生的热量多，在相同的通电时间内，c温度计所在烧瓶中的电阻丝产生的热量最多，C不符合题意；
D.由于a、c烧瓶中电阻相同，电流不同，通过a、c两温度计示数变化，可探究电流产生的热量与电流是否有关，D符合题意。
故答案为：D.
【分析】电流产生的热量和电流的平方成之比，和电阻成正比，和时间成正比；探究电流产生热量的影响因素时，需要利用控制变量法。
2．（2023九上·哈尔滨期中）如图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（ ）
A．通电后，甲图透明容器中电阻丝内能增加和空气内能增大的方式是相同的
B．甲图中通电一段时间后，左侧容器中电阻产生的热量更少
C．乙实验是为了研究电流产生的热量与电流的关系
D．通电后，乙图中左、右电阻产生的热量之比是1：2
【答案】D
【知识点】焦耳定律；电流的热效应
【解析】【解答】 A、通电后，甲图透明容器中电阻丝的电流做功，将电能转化为内能，内能增加，而空气内能是通过热传递增大的，故A错误。
B、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，左右两边的电阻大小相同，在相同时间内左侧的电流大，产生的热量多，故B错误。
C、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C错误。
D、乙图中左、右电阻串联，电流大小相同，右侧的电阻是左侧电阻的2倍，根据Q=I2Rt知相同时间内右侧产生的热量是左侧产生热量的2倍，即左、右电阻产生的热量之比是1：2，故D正确。
故答案为：D
【分析】电流产生的热量跟电流大小、电阻大小、通电时间有关。
（1）改变内能的方法是做功和热传递。
（2）在电阻和通电时间相同时，电流越大产生的热量越多。
（3）电流产生热量跟电流、电阻和通电时间有关，根据控制变量法分析解答。
（4）根据影响电流产生热量的因素判断左、右电阻产生的热量之比。
3．（2022九上·讷河期中）下列图所示的家用电器中属于电热器的是（ ）
A．电暖气 B．洗衣机 C．电风扇 D．电视机
【答案】A
【知识点】焦耳定律
【解析】【解答】A.电饭锅是将电能转化为内能的用电器，故A符合；
B.洗衣机是把电能主要转化为机械能，故B不符合；
C.电风扇是把电能主要转化为机械能，故C不符合；
D.电视机是将电能转化为光能和声能的用电器，故D不符合
故选A.
【分析】本题考查学生对电能转化本质的理解情况，电热器是将电能转化为内能的用电器，根据各个选项中用电器的能量转化，分别进行分析。
4．（2024九上·桥西期末）将规格都是“”的一台电冰箱、一台电脑和一床电热毯，分别接入同一家庭电路中正常工作，若通电时间相同．则下列说法中正确的是（ ）
A．电冰箱产生的热量最多 B．电脑产生的热量最多
C．电热毯消耗的电能最多 D．电流通过三者做的功一样多
【答案】D
【知识点】电功的计算；焦耳定律的应用
【解析】【解答】用电器的电功率相同，在相同时间内，根据W=Pt，消耗的电能相同，D符合题意。
故答案为：D.
【分析】根据W=Pt，结合电功率和时间，判断消耗电能的多少。
5．（2024九上·农安期末）下列事例属于防止电热危害的是（ ）
A．用电饭锅煮饭 B．电热孵化器孵小鸡
C．用电熨斗熨衣服 D．电视机外壳加散热窗
【答案】D
【知识点】焦耳定律的应用；电流的热效应
【解析】【解答】根据题干中的描述可知， ABC3个选项都是利用的电流的热效应，电视机外壳加散热窗是防止电热的危害， D选项正确。
【分析】知道电流的热效应，结合提问中的描述即可判断正确选项。
6．（2022九上·吴忠期末）某导体的电阻是2Ω，通过2A的电流时，1min产生的热量是（ ）
A．48J B．480J C．24J D．240J
【答案】B
【知识点】焦耳定律的应用
【解析】【解答】利用焦耳定律，计算热量为Q=I2Rt=（2A）2×2Ω×60s=480J，B符合题意。
故答案为：B.
【分析】根据焦耳定律，计算电流产生的热量。
7．（2023九上·甘肃期末）电路两端电压增为原来的3倍，电路的电阻降为原来的0.5倍，在相同时间内，电流产生的热量是原来的（ ）
A．6倍 B．9倍 C．18倍 D．1.5倍
【答案】C
【知识点】焦耳定律的应用
【解析】【解答】根据，结合电压和电阻的变化，计算电流产生的热量为，C符合题意。
故答案为：C.
【分析】根据，计算电流产生热量的关系。
8．（2024九上·福建期末）在如图所示的电路中，导体A、B是由同种材料做成的，A和B等长，但A比B的横截面积大，当闭合后，在相同时间内，下列叙述正确的是（ ）
A．电流通过A、B所做的功
B．电流通过A、B所做的功
C．电流通过A、B所做的功
D．无法比较电流通过A、B做功的大小
【答案】B
【知识点】影响电阻大小的因素；焦耳定律的应用
【解析】【解答】 导体A、B是由同种材料做成的，A和B等长，但A比B的横截面积大， 那么电阻RA故B正确，而A、C、D错误。
故选B。
【分析】首先根据影响电阻的因素的知识比较两个电阻的大小，再根据Q=UIt=I2Rt比较消耗的电能即可。
9．（2023九上·密云期末）下图的家用电器中，利用电流热效应工作的是（ ）
A．抽油烟机 B． 电视机
C． 电饭锅 D． 电风扇
【答案】C
【知识点】电流的热效应
【解析】【解答】抽油烟机、电风扇主要是把电能转化为机械能；电视机主要是把电能转化为声能和光能；只有电饭煲是把电能转化为内能，是利用电流的热效应工作的。C符合题意，ABD不符合题意。
故答案为：C。
【分析】电饭煲是把电能转化为内能，是利用电流的热效应工作的。
10．（2024九上·甘肃期末）将规格都是“220V 180W”的一台电视机、一台电风扇和一床电热毯，分别接入同一家庭电路中，若通电时间相同，则下列说法正确的是
A．电视机产生的热量最多 B．电风扇产生的热量最多
C．三者产生的热量一样多 D．电热毯产生的热量最多
【答案】D
【知识点】电功计算公式的应用；电功率的计算；电功与热量的综合计算
【解析】【解答】规格都是“220V 180W”用电器，电视机主要产生热和光、电风扇主要产生动能，电热毯主要产生热能，根据电功的公式W=Pt，三个用电器做的功相同，产生的电热的多少依次是电热毯最大，电视机次之，电动机最少，故D符合题意，ABC不符合题意
故选择D
【分析】知道不同用电器工作时得到的能量是什么，例如电动机得到动能，属于电流的磁效应，电热毯利用电流的热效应，就转化内能为主。依据用电器工作的原理来分析判断
11．（2024九上·甘肃期末）两只电水壶，都标有“220V 1000W”，甲水壶装水1000g，乙水壶装水1500g，两水壶正常工作10分钟．若此过程中电流通过甲水壶做功记为W甲，通过乙水壶做功记为W乙．
A．W甲＝W乙 B．W甲＜W乙
C．W甲＞W乙 D．W甲＝1.5 W乙
【答案】A
【知识点】额定电压；额定功率；电功与热量的综合计算
【解析】【解答】两电水壶的额定功率均为1000W，则正常工作功率时：P甲＝P乙，两水壶正常工作10 分钟，即通电时间相等，由W＝Pt可知电流做功相同，即W甲＝W乙．故只有A正确
故选择A
【分析】明确用电器铭牌“220V 1000W”的物理含义是，额定电压和额定功率的关系，正常工作是指用电器在额定电压下工作，电水壶工作的过程是电流做功的 过程，与水壶内水的质量无关，最后根据功率和时间直接计算电功
12．（2023九上·南召期末）从产品说明书得知，一台“6V 3W”的迷你型小风扇，电动机线圈阻值为0.1Ω。当小风扇正常工作时，则下列说法中正确的（ ）
A．小风扇1min消耗的电能为18J
B．小风扇1min将180J电能转化成机械能
C．电动机线圈1min产生的热量为1.5J
D．电动机线圈1min产生的热量为15J
【答案】C
【知识点】电功率的计算；电功与热量的综合计算
【解析】【解答】A．由 得，小风扇1min消耗的电能为： ；A项错误；
BCD．由 得，电路中线圈的电流为： ；电路中通过线圈的电流为产生的热量为： ；所以小风扇1min内电能转化成的机械能小于180J；BD项错误；C项正确。
故答案为：C
【分析】根据电功率和时间的乘积计算消耗的电能；根据电功率和电压的比值， 计算电流，结合电阻和时间，可以计算电流产生的热量。
13．（2023九上·洛阳期末）甲、乙两只电热杯及其铭牌如图所示，若它们的电阻不随温度的变化而改变，则下列说法中正确的是（ ）
A．甲的电阻小于乙的电阻
B．两电热杯均正常工作时，相同时间内消耗的电能一样多
C．若将乙接在电压为110V的电路中，它的实际功率为250W
D．若将两电热杯串联后接在电压为220V的电路中，相同时间内甲产生的热量较多
【答案】D
【知识点】电功与热量的综合计算
【解析】【解答】A．两电加热器均正常工作时的功率和额定功率相等，根据P=UI=
的变形式
可知，甲的功率较小 ，其电阻较大，A不符合题意；
B．两电加热器均正常工作时的功率和额定功率相等，由图知甲的额定功率较小，根据W=Pt可知，相同时间内甲消耗的电能较少，B不符合题意；
C．乙的电阻
将乙接入110V的电路中，它的实际功率
C不符合题意；
D．两电加热器串联后接在220V的电路中时通过它们的电流相等，甲的电阻大，由P=I2R可知，甲的实际功率较大，相同时间内甲产生的热量较多，D符合题意。
故答案为：D。
【分析】根据公式，可求出并比较电阻的大小；根据公式W=Pt，可比较消耗的电能；根据公式，可求出实际功率；根据P=I2R，可比较实际功率。
14．（2023九上·深圳期末）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。再闭合开关S2后，下列说法正确的是（ ）
A．电流表示数为0.5A B．小灯泡L的电阻为40Ω
C．电路总功率增加了0.4W D．在1min内电阻R产生的热量为60J
【答案】C
【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】由图乙可知，只闭合S1时，电路为小灯泡L的简单电路，电流表测电路中的电流，由图甲可知，当通过小灯泡L的电流为IL＝0.5A时，小灯泡L两端的电压为UL＝2V，小灯泡的实际功率为
符合题意，因此电源电压为U＝UL＝2V
A．由图乙可知，再闭合S2时， 小灯泡L与电阻R并联，电流表测干路电流，因为并联电路中各个支路之间互不影响，所以再闭合S2时，通过小灯泡L的电流仍然为0.5A，小灯泡L两端的电压仍为2V，由并联电路的电压特点可知，电阻R两端的电压为UR＝UL＝2V
由图甲可知，此时通过R的电流为IR＝0.2A，由并联电路的电流特点可知，此时干路电流为I=IL+IR=0.5A+0.2A=0.7A
因此电流表示数为0.7A，A不符合题意；
B．由欧姆定律可知，小灯泡L的电阻为
B不符合题意；
C．电路总功率增加量
C符合题意；
D.1min内电阻R产生的热量为QR＝WR＝URIRt＝2V×0.2A×60s＝24J
D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】灯丝电阻受温度影响，电流和电压不成正比，根据并联电路电压规律可以判断电源电压；并联电路中，干路电流等于支路电流之和；根据电压和电流的比值， 计算电阻；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电流产生的热量。
15．（2023九上·东城期末）额定电压相同的电热水壶、电烤箱和电饭锅正常工作过程中电热水壶中消耗的电能W和通电时间t的关系如图所示，关于电烤箱这三个用电器，下列判断正确的是（ ）
A．正常工作时，电热水壶比电烤箱产生的热量少
B．正常工作时，电饭锅比电热水壶的功率大
C．正常工作时，通过电饭锅的电流最小
D．在一个月内，电热水壶消耗的电能一定最多
【答案】C
【知识点】电功与热量的综合计算
【解析】【解答】A．由焦耳定律 知道，正常工作时，用电器产生的热量多少和电功率及工作时间有关，因为无法知道电热水壶、电烤箱和电饭锅和工作时间，所以无法判断用电器产生的热量的多少，A不符合题意；
B．由图可知，工作相同时间时，电水壶消耗的电能最多，由 知道，电热水壶的额定功率最大，B不符合题意；
C．由图知道，工作时间相同时，电饭锅消耗的电能最少，由 知道，额定电压相同的电热水壶、电烤箱和电饭锅正常工作时，电饭锅的电功率最小，由 知道，通过电饭锅的电流最小，C符合题意；
D．由W=Pt知道，用电器消耗电能的多少与用电器的电功率及工作时间有关，因为不知道用电器的工作时间，所以无法判断个用电器消耗电能的多少，D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】根据公式，判断热量大小；根据公式，判断功率大小；根据公式，可判断电流大小；由W=Pt知道，用电器消耗电能的多少与用电器的电功率及工作时间有关。
16．（2022九上·安徽开学考）物理创新小组使用两根电热丝（R1>R2）和两个开关S1、S2制成简易电火锅，接通电源，通过开关的开闭可实现高温、中温和低温三挡，只闭合S2时，R2单独接入电路。关于以上描述，下列判断正确的是（ ）
A．只有开关S1、S2均闭合时，电热丝R1才能工作
B．当开关S1断开、S2闭合时，电火锅进入低温挡
C．高温档时R2两端的电压比R1两端的电压小
D．高温档时R2的电功率与中温档时R2的电功率相等
【答案】D
【知识点】电功与热量的综合计算
【解析】【解答】根据题意设计电路，R1与R2并联，开关S1控制R1，开关S2控制R2；因为R1>R2，当闭合开关S1，只有R1工作时，为低温档，当闭合开关S2，只有R2工作时，为中温档；开关S1、S2都闭合时，R1与R2并联两端电压相同，为高温档；高温档时R2的电压、电阻与中温档时R2的电压、电阻不变，所以电功率相等，D符合题意，ABC不符合题意。
故答案为：D。
【分析】电源电压一定时，总电阻越小，电路产生的热量越多，结合电路连接情况，判断档位；并联电路电压相等；根据，判断功率的变化。
二、填空题
17．（2022九上·怀宁期末）如图所示实验装置，可以用来探究通电时间相同时，电流通过导体产生的热量与 _的关系，若通过R 的电流是1A，1min 内电流通过电阻R 产生的热量是 J。
【答案】电流；75
【知识点】焦耳定律；焦耳定律的应用；电流的热效应
【解析】【解答】（1）分析图像可知，R2与R3并联，再与R1串联，R1与R2电阻相同，电流不同，此时考查的是电流通过导体产生的热量与电流大小的关系；
（2）通过R2和R3的电流相等，即，则流过r2的电流为，一分钟内，电流通过R2产生的热量有；
【分析】考查电流热效应的实验、考查电流热效应的计算。
18．（2024九上·石碣期末）如图所示，甲、乙两个透明容器中封闭着等量的空气，把装置A、B两端接到电源两端。利用这个装置可以探究电流产生的热量和 的关系， 实验中用U形管内液面的 反映导体产生热量的多少。通电一段时间后，容器 （填“甲”或“乙”）内电阻丝产生的热量较多。
【答案】电阻；高度差；乙
【知识点】焦耳定律；电流的热效应
【解析】【解答】（1）由图可知，电路为电阻不同的两个电阻串联，电流相等，故 利用这个装置可以探究电流产生的热量和电阻的关系 ；
（2） 实验中用U形管内液面的高度是由电阻产生热量多少决定，故 用U形管内液面的高度差反映导体产生热量的多少 ；
（3）由图可知， 通电一段时间后， 右侧U形管液面高度差较大，故乙电阻丝产生的热量较多。
【分析】（1）由图结合控制变量法分析判断；
（2）本实验用到了转换法，把电阻丝产生热量的多少转换为观察U形管内液面高度差来判断；
（3）通过实验现象分析判断，U形管液面高度差大的产生的热量多。
19．（2022九上·秦安期末）一台电动机正常工作时线圈两端的电压为220V，线圈的电阻为2Ω，通过线圈的电流为5A，这台电动机正常工作时，10秒钟消耗的电能为 J，产生的热量为 J。
【答案】11000；500
【知识点】电功的计算；电功率的计算；电流的热效应
【解析】【解答】电动机功率为，则10秒钟消耗的电能为；产生的热量为。
【分析】本题考查公式P=UI、W=Pt、Q=I2Rt的运用。
20．（2021·安徽模拟）如图甲所示的电路中，电源电压U=3V，内阻r=lΩ （电源可以等效为由图乙中的理想电源和电阻串联而成）：电动机内阻r0=0.5Ω，闭合开关后，通过电动机线圏的电流为0.2A。求
电动机工作1min时间内：电流通过电动机绻圏产生的热量 J；整个电路消耗的电能 J；电动机产生的机械能 J。
【答案】1.2；36；32.4
【知识点】电功的计算；焦耳定律
【解析】【解答】线圈产生的热量：Q=I2r0t=（0.2A）2×0.5Ω×60s=1.2J；整个电路消耗的电能：W=UIt=3V×0.2A×60s=36J；由于电源内部有电阻，则电源内部电阻产生的热量为：Q′=I2rt=（0.2A）2×1Ω×60s=2.4J，
产生的机械能：E机械=W-Q-Q′=36J-1.2J-2.4J=32.4J。
【分析】求解电流做功，利用公式W=UIt求解即可，U是用电器两端的电压，I是流过用电器的电流，t是用电器工作的时间；电流通过导体时会产生热量，此现象就是电流的热效应，结合焦耳定律Q=I2Rt来求解导体产生的热量，两者做差即为机械功。
21．（2024九上·内蒙古期末）如图甲所示是某款强光手电筒中的可充电池，上面标有“4800mA·h 3.7 V”，它充满电后，储存的电能大约是 W·h。若充满电的电池给手电筒灯泡供电电流是0.2 A，则灯泡最长工作时间是 h。如图乙所示，在铝箔条上的A、B、C三处剪出了宽度相同的缺口。将铝箔条的两端连到电池的两极上，由于铝箔电阻很小，会造成电池 ，铝箔条上会产生大量的热，缺口 (填“A”“B”或“C”)处发热功率最大，最容易烧断。
【答案】17.76；24；短路；A
【知识点】电功及电功的实质；电功计算公式的应用；焦耳定律的应用
【解析】【解答】根据电功的计算公式，可得W= 4800mA·h3.7 V=17.76W·h ；灯泡最长工作时间为=24h；用导线直接将电源两极相连则会造成电源短路；根据图乙可知ABC个缺口处铝条为串联关系，由于横截面积越小电阻越大，可推导A处电阻最大，根据焦耳定律的表达式Q=I2Rt可得A处发热量最大，在时间相同的情况下A处的发热功率最大，最容易烧断。
【分析】对于一些不常见的物理量，能够根据其单位解释其物理意义，结合电功的计算公式即可求解第一问，根据影响电阻大小的因素可判断ABC3个缺口处的电阻大小，结合焦耳定律即可求解最后一问。
三、实验探究题
22．（2024九上·邹城期末）晨晨用如图所示的器材探究“电流通过导体产生的热量与什么因素有关”，两个相同透明容器中密封着等量的空气，电源电压不变。
（1）实验中通过观察U形管中左右液面的 来比较电阻产生热量的多少。
（2）分析可知，本实验是在探究电流产生的热量与 的关系。
（3）实验中用到的实验方法主要有转换法和 法。
【答案】（1）高度差
（2）电阻
（3）控制变量法
【知识点】焦耳定律；电流的热效应
【解析】【解答】(1)实验中通过观察U形管中左右液面的高度差来比较电阻产生热量的多少，这是转换法；
(2)闭合开关，两电阻串联接入电路，通过两电阻的电流相同，通电时间相同，两电阻的阻值不同，根据控制变量法可知本实验是在探究电流产生的热量与电阻的关系；
(3)实验中用到的实验方法主要有转换法和控制变量法。
【分析】(1)实验中通过观察U形管中左右液面的高度差来比较电阻产生热量的多少；
(2)探究电流产生热量跟电流关系时，控制电阻和通电时间不变；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；
(3)实验中用到的实验方法主要有转换法和控制变量法。
23．（2023九上·茂名月考）在探究“影响电流热效应的因素”实验中：
（1）为了探究电热器产生的热量与电流的关系，小明设计了图甲装置，在烧瓶内安装一根电阻丝，并插入一支温度计，通过比较烧瓶内液体的温度变化，来判断相同时间内不同电流产生的热量多少。若他想让烧瓶内液体在短时间内温度变化更明显，应选用 （选填“煤油”或“水”），理由是 。
（2） 小明先测量烧瓶内液体的温度后，闭合开关，通电30s再测量烧瓶内液体的温度，得到温度的升高量填入表中；然后移动滑动变阻器滑片改变电流大小，重复上述操作，获得第二组数据（见下表）。
实验次数 电流/A 通电时间/s 电阻/Ω 温度升高量/℃
1 0.3 30 10 1.5
2 0.6 30 10 6.0
由此得出：同一导体，在通电时间相等时，电流 ，其产生的热量 。
（3）若要探究电热器产生热量与电阻的关系，应保持电流和通电时间相等，同时选择乙图中 （选填“A”或“B”）烧瓶与甲图中的烧瓶 （选填“串联”或“并联”）。
【答案】（1）煤油；煤油的比热容比水的小
（2）大（小）；多（少）
（3）B；串联
【知识点】焦耳定律
【解析】【解答】探究影响电流热效应的因素时：
（1）探究电热器产生的热量与电流的关系，想让烧瓶内液体在短时间内温度变化更明显，液体的比热容小一些，温度变化更快，应选用煤油，因为煤油的比热容比水的小；
（2）根据表中数据，由于使用了同一电阻丝，阻值相同，当时间相同时，电流越大，温度变化越大，由此得出：同一导体，在通电时间相等时，电流大，其产生的热量多；
（3）探究电热器产生热量与电阻的关系，应保持电流和通电时间相等，电阻不同，选择乙图中B烧瓶与甲图中的烧瓶串联。
【分析】（1）液体吸收热量升高温度时，其它条件相同，比热容越小，温度变化越明显；
（2）探究电流产生热量和电流的关系时，通过温度计变化，判断产生热量的多少；
（3）探究电流产生热量和电阻的关系，需要改变电阻，其它条件相同。
四、计算题
24．（2024九上·石碣期末）如图甲是老师办公室的某款饮水机，下表为该款饮水机铭牌的部分参数，其内部简化电路如图乙所示。当S闭合，S1断开时，饮水机处于保温状态，当S、S1同时闭合时，饮水机处于加热状态。求：
额定电压 220V
额定功率 加热 1100W
保温 44W
热水箱容量 2L
（1）饮水机保温状态下正常工作时的电流。
（2）R2的电阻。
（3）饮水机加热10min消耗的电能。
【答案】（1）解： 当S闭合、S1断开时， P保温＝44W，
饮水机保温状态下正常工作的电流
答：饮水机保温状态下正常工作的电流是0.2A；
（2）解： 当S、S1同时闭合时，饮水机处于加热状态
答：R2的电阻是40Ω；
（3）解： 饮水机加热10min消耗的电能W＝P加热t＝1210 W×10×60 s＝7.26×105J
答：饮水机加热10min消耗的电能是7.26×105J。
【知识点】电功的计算；电功率的计算；焦耳定律；电流的热效应
【解析】【分析】(1)由题意已知保温功率，代入公式P=UI可计算保温档时的电流；
（2）利用电路判断 当S、S1同时闭合时， 处于加热状态，电路为只有 R2 的简单电路，再根据 计算出电阻 R2； （3）由加热功率代入功率变形公式W＝P加热t，可计算消耗的电能。
25．（2023九上·湖北月考） 如图甲所示的电热杯垫，它能够对杯子进行加热或保温。杯垫内部简化电路如图乙所示， R1、R2 为加热电阻，其中 R1=10Ω，R2=5Ω，其工作电压 U=10V，1、2、3、4 为触点，通过调节旋钮可使扇形开关 S 上端同时接触两个相邻的触点，从而实现开关、加热或保温档之间的切换。求：
（1） 当开关旋至 2、3 触点时电路中的电流；
（2） .当开关旋至 3、4 触点时电路消耗的功率；
（3） .杯垫保温 1min 产生的热量。
【答案】（1）当开关旋至 2 、 3 触点时， 只有 接入电路， 电路总电流
（2）当开关旋至 3 、 4 触点时， 和 并联接入电路， 电路总功率为
（3）解： 当开关旋至 2 、 3 納点时， 杯慗为保温档
【知识点】电功的计算；电功计算公式的应用；电功率；电功率的计算；额定功率；实际功率；焦耳定律；焦耳定律的应用；电流的热效应；电功与热量的综合计算
【解析】【分析】（1） 主要考查欧姆定律的计算。当开关旋至 2 、 3 触点时， 只有 R1接入电路， 电源电压已知，为U=10V，R1电阻已知，为，根据欧姆定律可求得电路电流；
（2）主要考查电功率计算。当开关旋至 3 、 4 触点时， R1和 R2并联接入电路， 电源电压已知，为U=10V，根据公式可以求出R1和R2的功率，电路的总功率为各用电器功率之和，可求出电路总功率；
（3）主要考查焦耳定律的计算。当开关旋至2、3 两点时，电路功率小于开关旋至3、4 两点，故当开关旋至2、3 两点时为保温档，此时电路电流已知，I=1A，R1电阻已知，为，保温时间t=60s，根据热量公式Q=I2Rt，可求得1min产生的热量；
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