6.3　焦耳定律 分层练习（含解析） 2025-2026学年物理教科版九年级上册

3　焦耳定律
电流的热效应
1.小明和小华同学为了探究“电流产生的热量与电阻的关系”,设计了如图所示的实验电路。两个烧瓶甲、乙中盛有质量、初温相等的煤油,其中R1(1)R1与R2采用串联的连接方式,是为了控制通电时间和　　　　　相等。
(2)在相同时间内,可通过观察　　　　来比较电流通过电热丝产生的热量多少。
(3)在通电时间相同时,两烧瓶内煤油液面上升较高的是　　　　(选填“甲”或“乙”)瓶。由此可知,在通电时间相同、电流一定的情况下,电阻越大,电流产生的热量越　　　　。
2.如图是“探究电流产生的热量与什么因素有关”的实验装置,两个透明容器中密封着等量的空气。
(1)实验中通过观察液面高度的变化来比较电流通过导体产生热量的多少,这种方法叫　　　　
(选填“转换法”或“等效替代法”)。
(2)接好电路,闭合开关,通电一段时间后,　　　　(选填“左”或“右”)侧U形管中液面高度变化大,此实验现象表明,在电阻和通电时间相同的情况下,　　　　越大,所产生的热量越多。
焦耳定律
3.(2024鸡西中考)如图是“探究通电导体产生的热量与　　　　大小关系”的实验装置。通过左侧容器中电阻丝的电流为0.4 A,在1 min内电流通过右侧容器中电阻丝产生的热量为　　　　　J。
4.(2025白城阶段练习)如图所示的电路,电源电压恒为15 V,R1=75 Ω,R2=25 Ω。当开关S、S1均闭合后,求:
(1)电流表的示数。
(2)通电10 s,电阻R1产生的热量。
电热的利用与危害
5.电流的热效应在日常生活中被广泛应用,但有时它也会给我们带来危害。下列情况中不属于防止电热危害的是 (　　)
A.家电长时间停用,隔段时间应通电一次
B.电视机的后盖有许多孔
C.电动机外壳有许多散热片
D.电脑的CPU上有小风扇
1.电炉中的电阻丝通电一段时间后变得很烫,而连接电炉的导线却不怎么热,这主要是因为 (　　)
A.导线的电阻远小于电阻丝的电阻,导线消耗的电能很少
B.通电导线的电流小于通过电阻丝的电流
C.导线散热比电阻丝快
D.导线的绝缘体隔热
2.如图所示电路图,电源电压恒定不变,R2=2R1,闭合开关S1,通过R1、R2两电阻的电流之比是　　　　,相同时间内R1、R2两电阻产生的热量之比是　　　　;将电流表和电压表的位置互换,再将开关S1、S2均闭合后,R1、R2两电阻的电流之比是　　　　,相同时间内R1、R2两电阻产生的热量之比是　　　　。
3.如图是一款挂烫机和它的简化电路图,电源电压为220 V,R1、R2是电热丝,R1=55 Ω,R2=110 Ω。开关旋到不同位置,使挂烫机有关闭、慢热、速热三个挡位。当开关处于3、4两个触点时,挂烫机处于　　　　　挡;若挂烫机在速热挡工作1 min,电热丝所产生的热量为　　　　　J。
4.如图所示,电源电压恒定,先在A、B两点间接入一个阻值为15 Ω的定值电阻R1,电流表示数为0.2 A,若在A、B上方并联一个定值电阻R2(虚线部分),电流表示数将变为0.5 A,则通电100 s,电阻R2产生的热量为　　　　J。
5.如图所示电路,电源电压保持不变,定值电阻R1的阻值为20 Ω。仅闭合开关S1时,电流表A1的示数为0.3 A;开关S1和S2均闭合时,电流表A2的示数为1.2 A,此时通电5 min,定值电阻R2上产生的热量为　　　　J。
6.(2025廊坊阶段练习)如图所示的电路中,定值电阻R1=10 Ω,R2为滑动变阻器,电源电压恒定不变。S闭合后,当滑片在a端时,电流表的示数是0.6 A;滑片在b端时,电压表的示数是4 V。求:
(1)电源电压。
(2)滑动变阻器R2的最大阻值。
(3)当滑片P在R2的中点时,整个电路在10 min内产生的热量。
7.(科学思维)如图是一款新型无扇叶电风扇,通电时,它可以送出清爽的风。该电风扇内部电动机的额定电压为100 V,额定电流为2 A,电动机内部线圈电阻为5 Ω,则该电风扇正常工作10 min消耗的电能为　　　　J。电动机转子被卡住时,很容易烧坏电动机,原因是　　　　　　　　　　。
【详解答案】
基础达标
1.(1)电流　(2)温度计示数　(3)乙　多
2.(1)转换法　(2)左　电流
3.电流　12
4.解:(1)由电路图可知两电阻并联,所以U1=U2=U=15 V,
通过电阻R1的电流I1===0.2 A,
通过电阻R2的电流I2===0.6 A,
电流表在干路上,由并联电路的电流规律可得电流表的示数
I=I1+I2=0.2 A+0.6 A=0.8 A。
(2)由焦耳定律Q=I2Rt可得通电10 s,电阻R1产生的热量
Q1=R1t=(0.2 A)2×75 Ω×10 s=30 J。
5.A
能力提升
1.A　解析:电阻丝跟导线串联,通过它们的电流I和通电时间t相等,因为Q=I2Rt,R电阻丝>R导线,所以产生的热量Q电阻丝>Q导线,故电炉中的电阻丝通电一段时间后变得很烫,而连接电炉的导线却不怎么热。由于Q=W电,因此相同时间内导线上消耗的电能小于电阻丝消耗的电能,题中描述的现象与散热快慢、隔热效果无关。故A符合题意,BCD不符合题意。故选A。
2.1∶1　1∶2　2∶1　2∶1
解析:由题图可知,闭合开关S1,电阻R1、R2串联,因为串联电路中各处的电流相等,所以两电阻的电流之比是1∶1。根据Q=I2Rt可得,相同时间内R1、R2两电阻产生的热量之比是====;将电流表和电压表的位置互换,再将开关S1、S2均闭合,电阻R1、R2并联,因为并联电路各支路两端的电压相等,所以R1和R2两端的电压相等,由I=可得,R1、R2两电阻的电流之比是===,根据Q=I2Rt可得,相同时间内R1、R2两电阻产生的热量之比是====。
3.速热　79 200
解析:由电路图可知,当开关处于3、4两个触点时,电路为R1、R2并联电路,电路电阻最小,功率最大,挂烫机处于速热挡。挂烫机在速热挡的电功率P=+=+=1 320 W,由题知,挂烫机在速热挡工作1 min,电热丝所产生的热量Q=W=Pt=1 320 W×60 s=79 200 J。
4.90
解析:由欧姆定律可知,电源电压:U=U1=I1R1=0.2 A×15 Ω=3 V,在A、B上方并联一个定值电阻R2,根据并联电路的特点可知,此时通过R1的电流不变,则通过R2的电流:I2=I-I1=0.5 A-0.2 A=0.3 A,根据并联电路的电压特点可知,R2两端的电压:U2=U=3 V,则通电100 s,电阻R2产生的热量:Q2=W2=U2I2t=3 V×0.3 A×100 s=90 J。
5.1 620
解析:由题意可知,仅闭合开关S1时,电路中只有电阻R1工作,所以由欧姆定律可知,电源电压U=I1R1=0.3 A×
20 Ω=6 V,当开关S1和S2均闭合时,电阻R1和电阻R2并联,此时电流表A1的示数仍为0.3 A,电流表A2的示数为1.2 A,故此时通过电阻R2的电流为I2=I-I1=1.2 A-0.3 A=0.9 A,则此时电阻R2产生的热量为Q=UI2t=6 V×
0.9 A×5×60 s=1 620 J。
6.解:(1)当滑片在a端时电路为R1的简单电路,由I=可得,电源电压
U=IaR1=0.6 A×10 Ω=6 V。
(2)当滑片在b端时,电阻R1和滑动变阻器串联,R1两端的电压U1=U-U2=6 V-4 V=2 V,
通过R1的电流I=I1===0.2 A,滑动变阻器的最大阻值R2===20 Ω。
(3)当滑片在R2的中点时,滑动变阻器R2接入电路的阻值为R'2=R2=×20 Ω=10 Ω,根据串联电路的总电阻等于各电阻之和可得,总电阻R=R1+R'2=10 Ω+10 Ω=20 Ω,则整个电路在10 min内产生的热量Q=W=t=×10×
60 s=1 080 J。
7.1.2×105　电能全部转化为内能,温度过高,会烧坏电动机
解析:消耗的电能为W=UIt=100 V×2 A×10×60 s=1.2×105 J。电动机转子被卡住时,电动机消耗的电能全部转化为内能,电动机温度过高,会烧坏电动机。