人教版九年级物理同步训练培优卷：18.4 焦耳定律
一、选择题
1．（2024·市中区）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。 和 均为电热丝，S2是自动控制开关，可实现“低温挡” “高温挡”之间的转换。饮水机工作时功率随时间的关系图象如图乙所示。下列说法正确的是（ ）
A．当只闭合开关S1时，处于高温挡
B．高温挡的功率为220W
C．电阻R2的阻值为110Ω
D．30min内电路消耗的总电能是
2．（2023九上·花都期末）我们用图中的装置进行实验，甲瓶中盛着的油，乙瓶中盛着的水，定值电阻R1和R2分别给油和水加热，两电阻工作相同时间，油和水均未沸腾，观察到甲温度计升高，乙温度计升高。该过程R1和R2产生的热量分别全部被油和水吸收。，。则（ ）
A．甲瓶中油吸收的热量比乙瓶中水吸收的热量少
B．R1产生的热量比R2产生的热量多
C．R1的阻值大于R2的阻值
D．R1消耗的电能等于R2消耗的电能
3．（2018·达州）如图所示电路，电源电压不变，闭合开关S，当滑片P置于变阻器的B端时，电压表的示数为6V，在10s内定值电阻R1产生的热量为36J；当滑片P置于变阻器的中点时，电压表的示数变化了2V．下列结果正确的是（ ）
A．R1先后两次消耗的电功率之比为3：4
B．滑动变阻器R2的最大阻值为10Ω
C．电源电压为10V
D．R1的阻值为20Ω
4．（2024九上·乾安期末）以下涉及的电学知识，判断正确的是（ ）
A．如图自制电池，将铜片和锌片放在盐水中，用电压表测量这个电压，则锌金属片是电池的正极
B．如图李华同学用三节干电池和“，”的发光二极管制作一个可以调节亮度的手电筒，则发光二极管正常发光时，变阻器连入电路的阻值是
C．如图在通电相同时间下，三个容器中产生的热量之比为：：
D．如图闭合开关，当浮子最低时滑片到滑最上端，电流表示数为，当浮子最高时，滑片滑到最下端，电流表示数为，则电源电压为
5．（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
6．（2023·合肥模拟）如图所示的实验装置：三个相同的烧瓶、、内分别盛有质量和初温均相等的水或煤油，瓶中电阻丝的阻值分别为、、且。当闭合开关，通电一段时间后三个烧瓶中的液体均未达到沸腾，下列判断正确的是不计热损失，比热容（ ）
A．三个烧瓶中的液体末温由低到高顺序：
B．选择烧瓶、作为研究对象，可以粗略地探究电热的多少与电流大小有关
C．选择烧瓶、作为研究对象，可以粗略地探究物质的吸热能力
D．烧瓶中水的末温虽然比烧瓶中煤油的末温低，但是它们增加的内能是一样多的
7．（2023·临渭模拟）在综合实践活动课上，小明设计了如图甲所示的模拟调光灯电路，电源电压恒定，R1为定值电阻，闭合开关S后，将滑动变阻器R2的滑片P由最右端向左移动，直至灯泡L正常发光，此过程中，电流表的示数随两电压表V1、V2（电压表V2未画出）示数变化关系图象如图乙所示。下列说法正确的是（ ）
A．电源电压为4V
B．小灯泡的额定功率为0.35W
C．小灯泡正常发光时，定值电阻R1在1min内产生的热量为18.75J
D．此过程中，滑动变阻器接入电路的阻值范围为0~35Ω
8．（2022·铜仁）如图所示，电源电压12V保持不变，小灯泡标有“4V 1.6W”字样（灯丝电阻不受温度影响），滑动变阻器标有“50Ω 1A”字样，电流表量程为0~0.6A，电压表量程为0~3V；闭合开关，保证各元件不损坏，下列选项正确的是（ ）
A．移动滑动变阻器滑片，小灯泡可能正常发光
B．电路中消耗的最大功率为4.8W
C．滑动变阻器两端电压变化范围为9~10V
D．当滑动变阻器滑片P置于b端时，滑动变阻器通电1min产生的热量为140J
二、填空题
9．（2024·昆明月考）如图所示为某品牌电烤炉的简化电路图， R1、R2均为发热电阻， R1=40Ω、R2=60Ω，忽略温度对电阻大小的影响。当闭合开关 S1、S2时，电烤炉处于 (选填“低温”或“高温”)挡状态；电烤炉分别处于高温挡与低温挡状态时，电路在相同时间内所消耗的电能之比为 。
三、实验探究题
10．（2024九上·重庆市期末）小江用图甲所示的实验装置探究“影响电流产生热量与那些因素有关”，实验中三个烧瓶都盛有相同质量的煤油。
（1）该实验通过比较 来判断相同时间内不同电流产生的热量多少。实验中烧瓶内液体小明选择了煤油而不是水，这样选择的理由是 。
（2）小江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
田此得出：同一导体，在通电时间相等时，电流 ，其产生的热量 。
（3）若要探究电流通过电阻产生热量与电阻的关系，可选择乙图中 （选填“A”或“B”），烧瓶中的电阻与甲图中的烧瓶电阻 （选填“串联”或“并联”）。
（4）小江提议利用上述实验装置该做“比较水和煤油比热容的大小”的实验，则他应选择乙图中 （选填“A”或“B”），烧瓶与甲图中的烧瓶并联，并将其中一烧瓶中的煤油换成等质量的水。水和煤油吸热的多少是通过 来反映的（选填“温度计示数”或“加热时间”）。
四、计算题
11．（2024·玉山模拟） 如图所示是某款电热水壶内部电路简图及其铭牌的部分参数，当电热水壶正常工作时，求：
额定电压 220V
频率 50Hz
加热功率 1000W
保温功率 44W
容量 1.2L
（1）电热水壶的电阻；
（2）保温档时，电路中的电流是多少？
（3）开关处于1时，电热水壶正常工作，刚好可将一壶1.2L的水从20℃烧开（气压为标准大气压），水吸收的热量为多少？若此时电加热壶的加热效率为96%，求电热水壶的加热时间。
答案解析部分
1．【答案】C
【知识点】电功率的计算；焦耳定律的应用
【解析】【解答】A.当S1和S2同时闭合时，两个电热丝并联接入电路中，根据并联电路的电阻关系可知，此时电路中的总电阻是最小的，根据可知电功率最大，电热饮水机处于高温挡；
S1闭合、S2断开时，只有R1接入电路，此时电路中的总电阻最大，根据可知电功率最小，此时为低温挡，故A错误；
BC.由图乙可知高温挡的功率为660W，低温档功率为220W，
则R2的功率：P2=P高-P低=660W-220W=440W；
电阻R2的阻值为：，
故B错误、C正确；
D.由图乙可知低温挡的功率为220W，
由图乙知，工作30min时，其中高温挡工作时间为10min，低温挡工作时间为20min，
消耗的总电能：W=W高+W低=P高t高+P低t低=660W×10×60s+220W×20×60s=6.6×105J，
故D错误。
故选C。
【分析】A.根据比较开关在不同闭合情况下总功率大小，从而确定对应的工作状态；
BC.由图乙可知高温挡的功率，根据P2=P高-P低得出R2的功率，根据可知电阻R2的阻值；
D.由图乙可知低温挡的功率为220W，由图乙知，工作30min时，其中高温挡工作时间为10min，低温挡工作时间为20min，根据W=W高+W低=P高t高+P低t低得出消耗的总电能。
2．【答案】D
【知识点】比热容；焦耳定律的应用
3．【答案】B
【知识点】欧姆定律及其应用；电功率的计算；焦耳定律的应用
【解析】【解答】由电路分析可知，R1与滑动变阻器串联，电压表测量滑动变阻器两端的电压，当滑片P置于变阻器的B端时滑动变阻器的阻值最大，根据Q= 得R2= =10Ω，B符合题意；滑片P置于变阻器的B端时电路中的电流I1= =0.6A，U总=U1+U2=0.6AR1+6V……①，当R1=10Ω时电压表的示数=6V-2V=4V，此时电路中的电流I’= =0.8A，U总=U1+U2=0.8AR1+4V……②，根据P=I2R得P1：P1’=（0.3A）2R1：（0.4A）2R1=9：16，A不符合题意；解由①②组成的方程组得：电源电压为12V、R1的阻值为10Ω，C、D不符合题意。
故答案为：B。
【分析】根据Q= 求出R2的值，根据欧姆定律I= 求出滑片P置于变阻器的B端和位于中点时电路中的电流，根据P=I2R得出R1的功率之比，根据串联电路电压的规律列出方程①②，求出电源电压、R1的阻值。
4．【答案】D
【知识点】电路的构成及电路图；欧姆定律及其应用；电功率；焦耳定律
【解析】【解答】A、因为与电压表正接线柱相连的为电池的正极所以铜片是电池的正极，锌片是电池的负极，A错误。
B、正常发光时消耗的电功率为；
三节干电池电压；
变阻器两端的电压为；
变阻器接入电路的电阻；B错误；
C、丙中两个电阻的电流之和与甲的电流相同，故；
由可知，在通电相同时间下，三个容器中产热量之比；C错误；
D、由电路图可知，与串联，电流表测电路中的电流。当滑片位于最上端时，滑动变阻器接入电路中的电阻最大，因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，所以，由可得，电源的电压：，当滑片位于最下端时，电路为的简单电路，则电源的电压：，因电源的电压不变，解得：；电源的电压；D正确；
故答案为：D.
【分析】考查了电压表的使用、串联电路的特点和欧姆定律、电功率的计算，需要对公式及规律的灵活运用。
5．【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
6．【答案】D
【知识点】焦耳定律；焦耳定律的应用；电流的热效应；比较不同物质吸热的情况实验
【解析】【解答】A.由题知，三个相同的烧瓶A、B、C内分别盛有质量和初温均相等的水或煤油，三个电阻串联，通过的电流和通电时间相同，RA = Rc > RB，根据可知，烧瓶A、C中电热丝产生的热量相同，且大于烧瓶B中电阻丝产生的热量，烧瓶B、C相比，C烧瓶中盛水，B烧瓶中盛煤油，因水的比热容大于煤油的比热容，则水的温度变化小于煤油，而水的吸热大于煤油吸热，因此无法确定烧瓶B、C中液体升高的温度，故A错误；
B.选择烧瓶A、B作为研究对象，因通过两个电阻的电流和通电时间相同，而电阻不同，所以根据温
度计示数变化可以粗略地探究电热的多少与电阻大小的关系，故B错误；
C.选择烧瓶B、C作为研究对象，因Rc > RB，即导体产生的热量不同，不符合控制变量法的要求，所以不能探究物质的吸热能力，故C错误；
D. 烧瓶C中水的末温虽然比烧瓶A中煤油的末温低，但是它们增加的内能是一样多的 ，故D选项正确
故答案为：D
【分析】A.质量相等的不同物质，吸收相等的热量，比热容大的温度变化小
B.AB个烧瓶串联在电路中，电流相等，但电阻不同，因此是探究电热与电阻的关系
C.AC两瓶的吸热相等，只需要比较温度变化即可比较吸热能力
D. 烧瓶C 和 烧瓶A 因电阻相等，电流产生的热量相等，不及热损失，则两瓶液体吸热相等，增加的内能是一样多的
7．【答案】C
【知识点】欧姆定律及其应用；电功率的测量；焦耳定律的应用
【解析】【解答】由电路图可知，闭合开关S后，灯泡、R1、R2串联，电压表V1测灯泡两端的电压，电流表测电路中的电流。
因灯泡两端的电压越大时通过的电流越大，所以图乙中图线①是小灯泡的I-U图像，由图线②可知，电压表V2的示数随电流表示数的增大而减小，所以电压表V2测滑动变阻器两端的电压或测定值电阻和滑动变阻器两端的电压之和。因串联电路中各处的电流相等，且总电压等于各分电压之和，所以，由电流相等时两电压表的示数之和不相等可知，电压表V2测滑动变阻器R2两端的电压，即并联在滑动变阻器R2两端；
A.当滑动变阻器的滑片处于最右端时，变阻器接入电路中的电阻最大，此时电路中的电流最小。由图乙可知，灯泡两端的电压UL=0.5V，变阻器R2两端的电压U2=3.5V，电路中的电流I=0.1A，
则电源的电压为：U=UL+U2+IR1=0.5V+3.5V+0.1A×R1 ①；
当灯泡正常发光时，电路中的电流最大，此时滑动变阻器接入的电阻最小。由图乙可知，灯泡两端的电压UL′=2.5V，变阻器R2两端的电压U2′=0.75V，电路中的电流I′=0.25A，
滑动变阻器的最小阻值为：，
则电源的电压为：U=UL′+U2′+I′R1=2.5V+0.75V+0.25A×R1 ②；
由①②可得：R1=5Ω，U=4.5V，故A错误；
B.小灯泡的额定功率P额=U额I额=2.5V×0.25A=0.625W，故B错误；
C.小灯泡正常发光时，定值电阻R1在1min内产生的热量为Q=I2R1t=（0.25A）2×5Ω×60s=18.75J，故C正确；
D.当滑动变阻器的滑片处于最右端时，变阻器接入电路中的电阻最大。由图乙可知，变阻器R2两端的电压U2=3.5V，电路中的电流I=0.1A，
滑动变阻器的最大阻值，
那么滑动变阻器接入电路的阻值范围为3Ω～35Ω，故D错误。
故选C。
【分析】由甲电路图可知，闭合开关S后，灯泡、R1、R2串联，电压表V1测灯泡两端的电压，电流表测电路中的电流；
根据灯泡两端的电压越大时通过的电流越大判断出小灯泡的I-U图像，根据图乙可知电压表V2的示数随电流表示数的变化关系，然后结合电流相等时两电压表的示数之和不相等判断出电压表V2并联的位置；
（1）当滑动变阻器的滑片处于最右端时，变阻器接入电路中的电阻最大，此时电路中的电流最小，根据图乙读出电表的示数，根据串联电路的电压特点和欧姆定律表示出电源的电压；
当灯泡正常发光时，电路中的电流最大，根据图乙读出电表的示数，同理表示出电源的电压，然后联立等式即可求出R1的阻值和电源的电压；
（2）小灯泡的额定功率P额=U额I额；
（3）根据Q=I2R1t计算R1产生的热量；
（4）当灯泡正常发光时，电路中的电流最大，此时滑动变阻器接入的电阻最小，根据欧姆定律计算出变阻器接入的最小阻值。当滑动变阻器的滑片处于最右端时，变阻器接入电路中的电阻最大，根据欧姆定律计算出变阻器接入的最大阻值即可。
8．【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】A．由图知，滑动变阻器与L串联，电压表测灯泡L两端的电压，电流表测电路中电流；移动滑动变阻器的滑片，由于电压表的量程为0~3V，所以小灯泡两端的最大电压为3V，小于小灯泡的额定电压，所以小灯泡不能正常发光，A不符合题意；
B．小灯泡正常发光时的电流 ，
小灯泡的电阻为：
由于电压表的量程为0~3V，所以小灯泡两端的最大电压为3V，
通过小灯泡的最大电流为：
由于滑动变阻器允许通过的最大电流为1A，电流表的量程为0~ 0.6A，
所以电路中的最大电流为I大=IL'=0.3A，
则电路中消耗的功率最大，为
B不符合题意；
C．当电压表示数为3V时，滑动变阻器两端的电压最小，由串联电路电压的规律知滑动变阻器两端的最小电压为：U滑小=U-UV大=12V-3V=9V；
当滑动变阻器滑片P置于b端时，滑动变阻器阻值接入电路的电阻最大，
由可得，电路中最小电流为：
滑动变阻器两端的最大电压为：U滑大=I小R滑大=0.2A×50Ω=10V，故滑动变阻器两端电压变化范围为9~10V，C符合题意；
此时滑动变阻器通电1min产生的热量为Q=W=U滑大I小t=10V×0.2A×60s=120J
D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】根据灯泡的电压和电功率，可以计算电流和电阻；利用总电压和电流的乘积，计算电功率；根据串联电路分压比等于电阻比，可以计算总电压的大小；利用电压、电阻和时间，可以计算电流产生的热量。
9．【答案】高温；5：3
【知识点】电功的计算；实际功率；电功与热量的综合计算
【解析】【解答】当闭合开关、时，、并联；当闭合、断开时，电路为的简单电路；
因并联电路中的总电阻小于任一支路上的电阻，所以由可知，当闭合开关、时，电路中的总电阻最小，电功率最大，电烤炉为高温挡；电烤炉处于高温挡时，电路为、并联，电路中
的电流：
电烤炉处于低温挡时，电路为R的简单电路，电路中的电流：
由W=UIt可知，电烤炉处于高温挡与低温挡状态时，电路在相同时间内所消耗的电能之比：
故答案为：高温；5：3。
【分析】(1) 根据由可知，当电源电压一定时，电路电阻越大，功率越小，根据电路图分析电路结构，结合并联电路电阻规律和可知各挡位时电路的连接；
(2)根据并联电路的特点和欧姆定律求出两状态时电路中的电流，根据W=UIt求出两状态时电路在相同时间内所消耗的电能之比分析得出。
10．【答案】（1）温度计示数变化；水的比热容大于煤油的比热容
（2）越大；越多
（3）B；串联
（4）A；加热时间
【知识点】比热容；焦耳定律
【解析】【解答】（1）根据图片可知，本实验中是通过温度计示数变化来判断电流产生的热量多少。实验中烧瓶内液体小明选择了煤油而不是水，这样选择的理由是水的比热容大于煤油的比热容。
（2）根据表格数据可知，第2次实验水升高的温度大，根据根据Q=cmΔt可知，此时水吸热多，电阻丝产生的热量多，因此得到结论：同一导体，在通电时间相等时，电流越大，其产生的热量越多；
（3）根据控制变量法的要求可知，探究电流产生热量多少跟电阻的关系时，应该控制电流和通电时间不变，改变电阻的大小。由于串联电路中电流处处相等，通电时间相同，所以选择乙图中的B烧瓶与甲图中的烧瓶电阻串联；
（4）①“比较水和煤油比热容的大小”时，应该采用质量相同，吸收热量相同的不同物质，所以选择乙图中A烧瓶。由于电阻相同，和甲图烧瓶并联，电压相同，根据Q=W=
t可知电流产生热量相同，并且把烧瓶A的液体换成和甲图中质量相同的水；
②根据Q=W=t可知，水和煤油吸热的多少是通过加热时间来反映。
【分析】（1）根据Q=cm△t可知，等质量的煤油升高的温度越大，则它吸收热量越多。煤油的比热容较小，则吸收相同的热量时升高的温度越大，实验现象越明显。
（2）根据温度的升高量确定产生热量多少，根据表格数据确定哪个因素不同，根据控制变量法的要求描述结论；
（3）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；
（4）比较水和煤油比热容的大小，根据可知，可以采用质量相同，吸收热量相同的不同物质，根据温度变化量来判断比热大小。
11．【答案】（1）解：由图得，开关S接1时，电路为R1的简单电路，电路电阻最小，电功率最大，为加热档；开关S接2时，电路为R1、R2串联，电路电阻最大，电功率最小，为加保温热档。由得，电热水壶的电阻
答：电热水壶的电阻48.4Ω；
（2）解：由得，保温档时，电路中的电流是
答：保温档时，电路中的电流是0.2A；
（3）解：由得，一壶1.2L的水质量为
水吸收的热量为
若此时电加热壶的加热效率为96%，水壶加热水消耗的电能为
由得，电热水壶的加热时间
答：开关处于1时，电热水壶正常工作，刚好可将一壶1.2L的水从20℃烧开（气压为标准大气压），水吸收的热量为4.032×105J；电热水壶的加热时间420s。
【知识点】电功率与电压、电流的关系；电功与热量的综合计算
【解析】【分析】 （1）当S接1时，只有R1接入电路，当S接2时，R1和R2并联，根据串联电路的特点和 可知水壶加热状态和保温状态的电路连接；根据 可求出水壶的加热电阻；
（2）根据P=UI求出当水壶处于保温状态时电路中的电流；
（3）根据Q吸=cmΔt求出水吸收的热量，根据效率公式求出水壶消耗的电能，根据 求出加热的时间
1 / 1人教版九年级物理同步训练培优卷：18.4 焦耳定律
一、选择题
1．（2024·市中区）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。 和 均为电热丝，S2是自动控制开关，可实现“低温挡” “高温挡”之间的转换。饮水机工作时功率随时间的关系图象如图乙所示。下列说法正确的是（ ）
A．当只闭合开关S1时，处于高温挡
B．高温挡的功率为220W
C．电阻R2的阻值为110Ω
D．30min内电路消耗的总电能是
【答案】C
【知识点】电功率的计算；焦耳定律的应用
【解析】【解答】A.当S1和S2同时闭合时，两个电热丝并联接入电路中，根据并联电路的电阻关系可知，此时电路中的总电阻是最小的，根据可知电功率最大，电热饮水机处于高温挡；
S1闭合、S2断开时，只有R1接入电路，此时电路中的总电阻最大，根据可知电功率最小，此时为低温挡，故A错误；
BC.由图乙可知高温挡的功率为660W，低温档功率为220W，
则R2的功率：P2=P高-P低=660W-220W=440W；
电阻R2的阻值为：，
故B错误、C正确；
D.由图乙可知低温挡的功率为220W，
由图乙知，工作30min时，其中高温挡工作时间为10min，低温挡工作时间为20min，
消耗的总电能：W=W高+W低=P高t高+P低t低=660W×10×60s+220W×20×60s=6.6×105J，
故D错误。
故选C。
【分析】A.根据比较开关在不同闭合情况下总功率大小，从而确定对应的工作状态；
BC.由图乙可知高温挡的功率，根据P2=P高-P低得出R2的功率，根据可知电阻R2的阻值；
D.由图乙可知低温挡的功率为220W，由图乙知，工作30min时，其中高温挡工作时间为10min，低温挡工作时间为20min，根据W=W高+W低=P高t高+P低t低得出消耗的总电能。
2．（2023九上·花都期末）我们用图中的装置进行实验，甲瓶中盛着的油，乙瓶中盛着的水，定值电阻R1和R2分别给油和水加热，两电阻工作相同时间，油和水均未沸腾，观察到甲温度计升高，乙温度计升高。该过程R1和R2产生的热量分别全部被油和水吸收。，。则（ ）
A．甲瓶中油吸收的热量比乙瓶中水吸收的热量少
B．R1产生的热量比R2产生的热量多
C．R1的阻值大于R2的阻值
D．R1消耗的电能等于R2消耗的电能
【答案】D
【知识点】比热容；焦耳定律的应用
3．（2018·达州）如图所示电路，电源电压不变，闭合开关S，当滑片P置于变阻器的B端时，电压表的示数为6V，在10s内定值电阻R1产生的热量为36J；当滑片P置于变阻器的中点时，电压表的示数变化了2V．下列结果正确的是（ ）
A．R1先后两次消耗的电功率之比为3：4
B．滑动变阻器R2的最大阻值为10Ω
C．电源电压为10V
D．R1的阻值为20Ω
【答案】B
【知识点】欧姆定律及其应用；电功率的计算；焦耳定律的应用
【解析】【解答】由电路分析可知，R1与滑动变阻器串联，电压表测量滑动变阻器两端的电压，当滑片P置于变阻器的B端时滑动变阻器的阻值最大，根据Q= 得R2= =10Ω，B符合题意；滑片P置于变阻器的B端时电路中的电流I1= =0.6A，U总=U1+U2=0.6AR1+6V……①，当R1=10Ω时电压表的示数=6V-2V=4V，此时电路中的电流I’= =0.8A，U总=U1+U2=0.8AR1+4V……②，根据P=I2R得P1：P1’=（0.3A）2R1：（0.4A）2R1=9：16，A不符合题意；解由①②组成的方程组得：电源电压为12V、R1的阻值为10Ω，C、D不符合题意。
故答案为：B。
【分析】根据Q= 求出R2的值，根据欧姆定律I= 求出滑片P置于变阻器的B端和位于中点时电路中的电流，根据P=I2R得出R1的功率之比，根据串联电路电压的规律列出方程①②，求出电源电压、R1的阻值。
4．（2024九上·乾安期末）以下涉及的电学知识，判断正确的是（ ）
A．如图自制电池，将铜片和锌片放在盐水中，用电压表测量这个电压，则锌金属片是电池的正极
B．如图李华同学用三节干电池和“，”的发光二极管制作一个可以调节亮度的手电筒，则发光二极管正常发光时，变阻器连入电路的阻值是
C．如图在通电相同时间下，三个容器中产生的热量之比为：：
D．如图闭合开关，当浮子最低时滑片到滑最上端，电流表示数为，当浮子最高时，滑片滑到最下端，电流表示数为，则电源电压为
【答案】D
【知识点】电路的构成及电路图；欧姆定律及其应用；电功率；焦耳定律
【解析】【解答】A、因为与电压表正接线柱相连的为电池的正极所以铜片是电池的正极，锌片是电池的负极，A错误。
B、正常发光时消耗的电功率为；
三节干电池电压；
变阻器两端的电压为；
变阻器接入电路的电阻；B错误；
C、丙中两个电阻的电流之和与甲的电流相同，故；
由可知，在通电相同时间下，三个容器中产热量之比；C错误；
D、由电路图可知，与串联，电流表测电路中的电流。当滑片位于最上端时，滑动变阻器接入电路中的电阻最大，因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，所以，由可得，电源的电压：，当滑片位于最下端时，电路为的简单电路，则电源的电压：，因电源的电压不变，解得：；电源的电压；D正确；
故答案为：D.
【分析】考查了电压表的使用、串联电路的特点和欧姆定律、电功率的计算，需要对公式及规律的灵活运用。
5．（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
6．（2023·合肥模拟）如图所示的实验装置：三个相同的烧瓶、、内分别盛有质量和初温均相等的水或煤油，瓶中电阻丝的阻值分别为、、且。当闭合开关，通电一段时间后三个烧瓶中的液体均未达到沸腾，下列判断正确的是不计热损失，比热容（ ）
A．三个烧瓶中的液体末温由低到高顺序：
B．选择烧瓶、作为研究对象，可以粗略地探究电热的多少与电流大小有关
C．选择烧瓶、作为研究对象，可以粗略地探究物质的吸热能力
D．烧瓶中水的末温虽然比烧瓶中煤油的末温低，但是它们增加的内能是一样多的
【答案】D
【知识点】焦耳定律；焦耳定律的应用；电流的热效应；比较不同物质吸热的情况实验
【解析】【解答】A.由题知，三个相同的烧瓶A、B、C内分别盛有质量和初温均相等的水或煤油，三个电阻串联，通过的电流和通电时间相同，RA = Rc > RB，根据可知，烧瓶A、C中电热丝产生的热量相同，且大于烧瓶B中电阻丝产生的热量，烧瓶B、C相比，C烧瓶中盛水，B烧瓶中盛煤油，因水的比热容大于煤油的比热容，则水的温度变化小于煤油，而水的吸热大于煤油吸热，因此无法确定烧瓶B、C中液体升高的温度，故A错误；
B.选择烧瓶A、B作为研究对象，因通过两个电阻的电流和通电时间相同，而电阻不同，所以根据温
度计示数变化可以粗略地探究电热的多少与电阻大小的关系，故B错误；
C.选择烧瓶B、C作为研究对象，因Rc > RB，即导体产生的热量不同，不符合控制变量法的要求，所以不能探究物质的吸热能力，故C错误；
D. 烧瓶C中水的末温虽然比烧瓶A中煤油的末温低，但是它们增加的内能是一样多的 ，故D选项正确
故答案为：D
【分析】A.质量相等的不同物质，吸收相等的热量，比热容大的温度变化小
B.AB个烧瓶串联在电路中，电流相等，但电阻不同，因此是探究电热与电阻的关系
C.AC两瓶的吸热相等，只需要比较温度变化即可比较吸热能力
D. 烧瓶C 和 烧瓶A 因电阻相等，电流产生的热量相等，不及热损失，则两瓶液体吸热相等，增加的内能是一样多的
7．（2023·临渭模拟）在综合实践活动课上，小明设计了如图甲所示的模拟调光灯电路，电源电压恒定，R1为定值电阻，闭合开关S后，将滑动变阻器R2的滑片P由最右端向左移动，直至灯泡L正常发光，此过程中，电流表的示数随两电压表V1、V2（电压表V2未画出）示数变化关系图象如图乙所示。下列说法正确的是（ ）
A．电源电压为4V
B．小灯泡的额定功率为0.35W
C．小灯泡正常发光时，定值电阻R1在1min内产生的热量为18.75J
D．此过程中，滑动变阻器接入电路的阻值范围为0~35Ω
【答案】C
【知识点】欧姆定律及其应用；电功率的测量；焦耳定律的应用
【解析】【解答】由电路图可知，闭合开关S后，灯泡、R1、R2串联，电压表V1测灯泡两端的电压，电流表测电路中的电流。
因灯泡两端的电压越大时通过的电流越大，所以图乙中图线①是小灯泡的I-U图像，由图线②可知，电压表V2的示数随电流表示数的增大而减小，所以电压表V2测滑动变阻器两端的电压或测定值电阻和滑动变阻器两端的电压之和。因串联电路中各处的电流相等，且总电压等于各分电压之和，所以，由电流相等时两电压表的示数之和不相等可知，电压表V2测滑动变阻器R2两端的电压，即并联在滑动变阻器R2两端；
A.当滑动变阻器的滑片处于最右端时，变阻器接入电路中的电阻最大，此时电路中的电流最小。由图乙可知，灯泡两端的电压UL=0.5V，变阻器R2两端的电压U2=3.5V，电路中的电流I=0.1A，
则电源的电压为：U=UL+U2+IR1=0.5V+3.5V+0.1A×R1 ①；
当灯泡正常发光时，电路中的电流最大，此时滑动变阻器接入的电阻最小。由图乙可知，灯泡两端的电压UL′=2.5V，变阻器R2两端的电压U2′=0.75V，电路中的电流I′=0.25A，
滑动变阻器的最小阻值为：，
则电源的电压为：U=UL′+U2′+I′R1=2.5V+0.75V+0.25A×R1 ②；
由①②可得：R1=5Ω，U=4.5V，故A错误；
B.小灯泡的额定功率P额=U额I额=2.5V×0.25A=0.625W，故B错误；
C.小灯泡正常发光时，定值电阻R1在1min内产生的热量为Q=I2R1t=（0.25A）2×5Ω×60s=18.75J，故C正确；
D.当滑动变阻器的滑片处于最右端时，变阻器接入电路中的电阻最大。由图乙可知，变阻器R2两端的电压U2=3.5V，电路中的电流I=0.1A，
滑动变阻器的最大阻值，
那么滑动变阻器接入电路的阻值范围为3Ω～35Ω，故D错误。
故选C。
【分析】由甲电路图可知，闭合开关S后，灯泡、R1、R2串联，电压表V1测灯泡两端的电压，电流表测电路中的电流；
根据灯泡两端的电压越大时通过的电流越大判断出小灯泡的I-U图像，根据图乙可知电压表V2的示数随电流表示数的变化关系，然后结合电流相等时两电压表的示数之和不相等判断出电压表V2并联的位置；
（1）当滑动变阻器的滑片处于最右端时，变阻器接入电路中的电阻最大，此时电路中的电流最小，根据图乙读出电表的示数，根据串联电路的电压特点和欧姆定律表示出电源的电压；
当灯泡正常发光时，电路中的电流最大，根据图乙读出电表的示数，同理表示出电源的电压，然后联立等式即可求出R1的阻值和电源的电压；
（2）小灯泡的额定功率P额=U额I额；
（3）根据Q=I2R1t计算R1产生的热量；
（4）当灯泡正常发光时，电路中的电流最大，此时滑动变阻器接入的电阻最小，根据欧姆定律计算出变阻器接入的最小阻值。当滑动变阻器的滑片处于最右端时，变阻器接入电路中的电阻最大，根据欧姆定律计算出变阻器接入的最大阻值即可。
8．（2022·铜仁）如图所示，电源电压12V保持不变，小灯泡标有“4V 1.6W”字样（灯丝电阻不受温度影响），滑动变阻器标有“50Ω 1A”字样，电流表量程为0~0.6A，电压表量程为0~3V；闭合开关，保证各元件不损坏，下列选项正确的是（ ）
A．移动滑动变阻器滑片，小灯泡可能正常发光
B．电路中消耗的最大功率为4.8W
C．滑动变阻器两端电压变化范围为9~10V
D．当滑动变阻器滑片P置于b端时，滑动变阻器通电1min产生的热量为140J
【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】A．由图知，滑动变阻器与L串联，电压表测灯泡L两端的电压，电流表测电路中电流；移动滑动变阻器的滑片，由于电压表的量程为0~3V，所以小灯泡两端的最大电压为3V，小于小灯泡的额定电压，所以小灯泡不能正常发光，A不符合题意；
B．小灯泡正常发光时的电流 ，
小灯泡的电阻为：
由于电压表的量程为0~3V，所以小灯泡两端的最大电压为3V，
通过小灯泡的最大电流为：
由于滑动变阻器允许通过的最大电流为1A，电流表的量程为0~ 0.6A，
所以电路中的最大电流为I大=IL'=0.3A，
则电路中消耗的功率最大，为
B不符合题意；
C．当电压表示数为3V时，滑动变阻器两端的电压最小，由串联电路电压的规律知滑动变阻器两端的最小电压为：U滑小=U-UV大=12V-3V=9V；
当滑动变阻器滑片P置于b端时，滑动变阻器阻值接入电路的电阻最大，
由可得，电路中最小电流为：
滑动变阻器两端的最大电压为：U滑大=I小R滑大=0.2A×50Ω=10V，故滑动变阻器两端电压变化范围为9~10V，C符合题意；
此时滑动变阻器通电1min产生的热量为Q=W=U滑大I小t=10V×0.2A×60s=120J
D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】根据灯泡的电压和电功率，可以计算电流和电阻；利用总电压和电流的乘积，计算电功率；根据串联电路分压比等于电阻比，可以计算总电压的大小；利用电压、电阻和时间，可以计算电流产生的热量。
二、填空题
9．（2024·昆明月考）如图所示为某品牌电烤炉的简化电路图， R1、R2均为发热电阻， R1=40Ω、R2=60Ω，忽略温度对电阻大小的影响。当闭合开关 S1、S2时，电烤炉处于 (选填“低温”或“高温”)挡状态；电烤炉分别处于高温挡与低温挡状态时，电路在相同时间内所消耗的电能之比为 。
【答案】高温；5：3
【知识点】电功的计算；实际功率；电功与热量的综合计算
【解析】【解答】当闭合开关、时，、并联；当闭合、断开时，电路为的简单电路；
因并联电路中的总电阻小于任一支路上的电阻，所以由可知，当闭合开关、时，电路中的总电阻最小，电功率最大，电烤炉为高温挡；电烤炉处于高温挡时，电路为、并联，电路中
的电流：
电烤炉处于低温挡时，电路为R的简单电路，电路中的电流：
由W=UIt可知，电烤炉处于高温挡与低温挡状态时，电路在相同时间内所消耗的电能之比：
故答案为：高温；5：3。
【分析】(1) 根据由可知，当电源电压一定时，电路电阻越大，功率越小，根据电路图分析电路结构，结合并联电路电阻规律和可知各挡位时电路的连接；
(2)根据并联电路的特点和欧姆定律求出两状态时电路中的电流，根据W=UIt求出两状态时电路在相同时间内所消耗的电能之比分析得出。
三、实验探究题
10．（2024九上·重庆市期末）小江用图甲所示的实验装置探究“影响电流产生热量与那些因素有关”，实验中三个烧瓶都盛有相同质量的煤油。
（1）该实验通过比较 来判断相同时间内不同电流产生的热量多少。实验中烧瓶内液体小明选择了煤油而不是水，这样选择的理由是 。
（2）小江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
田此得出：同一导体，在通电时间相等时，电流 ，其产生的热量 。
（3）若要探究电流通过电阻产生热量与电阻的关系，可选择乙图中 （选填“A”或“B”），烧瓶中的电阻与甲图中的烧瓶电阻 （选填“串联”或“并联”）。
（4）小江提议利用上述实验装置该做“比较水和煤油比热容的大小”的实验，则他应选择乙图中 （选填“A”或“B”），烧瓶与甲图中的烧瓶并联，并将其中一烧瓶中的煤油换成等质量的水。水和煤油吸热的多少是通过 来反映的（选填“温度计示数”或“加热时间”）。
【答案】（1）温度计示数变化；水的比热容大于煤油的比热容
（2）越大；越多
（3）B；串联
（4）A；加热时间
【知识点】比热容；焦耳定律
【解析】【解答】（1）根据图片可知，本实验中是通过温度计示数变化来判断电流产生的热量多少。实验中烧瓶内液体小明选择了煤油而不是水，这样选择的理由是水的比热容大于煤油的比热容。
（2）根据表格数据可知，第2次实验水升高的温度大，根据根据Q=cmΔt可知，此时水吸热多，电阻丝产生的热量多，因此得到结论：同一导体，在通电时间相等时，电流越大，其产生的热量越多；
（3）根据控制变量法的要求可知，探究电流产生热量多少跟电阻的关系时，应该控制电流和通电时间不变，改变电阻的大小。由于串联电路中电流处处相等，通电时间相同，所以选择乙图中的B烧瓶与甲图中的烧瓶电阻串联；
（4）①“比较水和煤油比热容的大小”时，应该采用质量相同，吸收热量相同的不同物质，所以选择乙图中A烧瓶。由于电阻相同，和甲图烧瓶并联，电压相同，根据Q=W=
t可知电流产生热量相同，并且把烧瓶A的液体换成和甲图中质量相同的水；
②根据Q=W=t可知，水和煤油吸热的多少是通过加热时间来反映。
【分析】（1）根据Q=cm△t可知，等质量的煤油升高的温度越大，则它吸收热量越多。煤油的比热容较小，则吸收相同的热量时升高的温度越大，实验现象越明显。
（2）根据温度的升高量确定产生热量多少，根据表格数据确定哪个因素不同，根据控制变量法的要求描述结论；
（3）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；
（4）比较水和煤油比热容的大小，根据可知，可以采用质量相同，吸收热量相同的不同物质，根据温度变化量来判断比热大小。
四、计算题
11．（2024·玉山模拟） 如图所示是某款电热水壶内部电路简图及其铭牌的部分参数，当电热水壶正常工作时，求：
额定电压 220V
频率 50Hz
加热功率 1000W
保温功率 44W
容量 1.2L
（1）电热水壶的电阻；
（2）保温档时，电路中的电流是多少？
（3）开关处于1时，电热水壶正常工作，刚好可将一壶1.2L的水从20℃烧开（气压为标准大气压），水吸收的热量为多少？若此时电加热壶的加热效率为96%，求电热水壶的加热时间。
【答案】（1）解：由图得，开关S接1时，电路为R1的简单电路，电路电阻最小，电功率最大，为加热档；开关S接2时，电路为R1、R2串联，电路电阻最大，电功率最小，为加保温热档。由得，电热水壶的电阻
答：电热水壶的电阻48.4Ω；
（2）解：由得，保温档时，电路中的电流是
答：保温档时，电路中的电流是0.2A；
（3）解：由得，一壶1.2L的水质量为
水吸收的热量为
若此时电加热壶的加热效率为96%，水壶加热水消耗的电能为
由得，电热水壶的加热时间
答：开关处于1时，电热水壶正常工作，刚好可将一壶1.2L的水从20℃烧开（气压为标准大气压），水吸收的热量为4.032×105J；电热水壶的加热时间420s。
【知识点】电功率与电压、电流的关系；电功与热量的综合计算
【解析】【分析】 （1）当S接1时，只有R1接入电路，当S接2时，R1和R2并联，根据串联电路的特点和 可知水壶加热状态和保温状态的电路连接；根据 可求出水壶的加热电阻；
（2）根据P=UI求出当水壶处于保温状态时电路中的电流；
（3）根据Q吸=cmΔt求出水吸收的热量，根据效率公式求出水壶消耗的电能，根据 求出加热的时间
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