15.4焦耳定律 随堂练习（含解析）2025-2026学年沪粤版物理九年级上册

15.4焦耳定律
学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________
一、单选题
1．某家用电热壶有“加热”和“保温”两个挡位，其简化电路如图甲所示，电热丝R1＝48.4，R2＝435.6。小明为测量该电热壶的实际功率，他把家中的其他用电器都与电源断开，仅让电热壶工作，1min内电能表（如图乙）的转盘转动了24转。下列说法不正确的是（　　）
A．电能表的示数是2018.5kW·h
B．电热壶是利用电流的热效应工作的
C．测量时电热壶的实际加热功率为1000W
D．开关S接“2”时，电热壶为“保温”挡位
2．如图甲为探究“电流通过导体产生的热量与哪些因素有关”的实验装置，两烧瓶中盛有等质量的煤油，电热丝R1、R2的电压与电流关系如图乙，则（　　）
A．R1的阻值较大
B．通电一段时间后，R2瓶中温度计的示数变化较大
C．通过R2的电流较大
D．若用水代替煤油实验效果会更好
3．如图所示，电阻为R的某型号风扇，连接在电压为U的电路上，若通过的电流为I，工作时间为t。则计算电流通过电风扇产生的热量，下面公式选用正确的是（　　）
A．UIt B．t C．I2Rt D．都可以
4．如图所示是“探究电流通过导体产生的热量与哪些因素有关”的实验装置。两个透明容器内密封着等量的空气，下列有关说法正确的是（ ）
A．该实验装置是利用U形管中液体热胀冷缩的性质来反映电流产生热量的多少
B．甲装置中闭合开关后，通过的电流小于中的电流
C．乙图是用于探究电流通过导体时产生的热量与电阻大小关系的
D．乙装置中，将容器外的电阻与并联，可以使通过的电流小于中的电流
5．下列用电器中，利用电流热效应工作的是（　　）
A．电热水壶 B．吸尘器 C．电冰箱 D．电视机
6．如图所示，甲、乙为两个完全相同的烧瓶中分别装有质量相等、初温相同的水和煤油，烧瓶中两电阻丝的阻值相同，烧瓶内插入相同的温度计。下列说法正确的是（　　）
A．比较甲、乙温度计的示数，可得出升温快的烧瓶中电阻丝放出热量多
B．比较甲、乙温度计的示数，可得出升温快的烧瓶中所装液体比热容小
C．该实验装置可用来探究电流产生热量与电阻的关系
D．通电一段时间，水和煤油均未沸腾，温度计示数大小关系为
7．如图所示的电路电源电压恒为3V，闭合开关S，电流表A1示数为0.5A，A2示数为0.3A。则（　　）
A．通过R1和R2的电流之比是5：3
B．R1和R2的阻值之比是3：2
C．在5min的时间内R2消耗的电能是180J
D．电阻R2的电功率是1.5W
8．已知两个电阻的阻值之比为，在相同时间内产生的热量之比，通过两个电阻的电流之比为（　　）
A．9∶1 B．1∶2 C．1∶6 D．6∶1
9．有些家用电器在使用过程中，温度过高会损坏电器。下列家用电器中要防止电热产生危害的是( )
A．电饭煲 B．电热水器 C．电熨斗 D．电风扇
10．根据Q=I2Rt和欧姆定律公式，可以得到电流通过导体时产生的热量变形式Q=UIt和。下列说法正确的是（　　）
A．根据Q=UIt可知，相同时间内产生的热量与电阻无关
B．根据Q=I2Rt可知，电阻越大，相同时间内产生的热量越多
C．根据可知，电阻越大，相同时间内产生的热量越少
D．根据Q=I2Rt可知，在电流一定时，电阻越大，相同时间内产生的热量越多
二、填空题
11．如图所示当开关S闭合甲、乙两表均为电压表时，两表示数比，则电阻 ；当开关S断开，甲、乙两表均为电流表时，两表示数之比 ，相同时间内、产生的热量之比 。
12．图中为家庭电路的电能表，表盘上的某个参数模糊不清，为测得这个参数，仅将额定功率为1200W的电热水器接入电路，正常工作1min电能表指示灯闪烁60次，计算可知该参数为 。电热水器是利用电流的 效应进行工作的。
13．如图所示的电烙铁通电后温度升高，这利用了电流的 效应。电热丝中的电流为I1，连接电热丝的导线中的电流为I2，则I1 I2（填“>”“<”或“=”） 。
14．如图探究“电流通过导体产生的热量跟什么因素有关”，R1＜R2。实验中烧瓶内所装煤油的质量应 （选填“相同”或“不同”）。甲装置主要用来探究电热与 是否有关；通电时间相同，比较a和c可以探究电热与 的关系；通电时间相同，四个烧瓶中 （a/b/c/d）中的温度计示数最高。
15．在如图所示电路中，电源电压恒定，是定值电阻，小灯泡规格是“”，滑动变阻器规格是“”，当的滑片位于最右端时，只闭合，灯泡正常发光，再闭合、，电流表的示数变为，则电源电压是 。当只闭合开关时，在内产生的热量是 ；只闭合开关，移动滑动变阻器滑片时，的最大电功率是 。
16．甲、乙两只电炉标有“220V 500W”和“220V 1000W”字样，把它们串联在220V的电路中，在相同时间内产生热量较多的是 ，将它们并联在电路中，产生热量较多的是 （选填“甲”或“乙”）。串联时甲电炉消耗的电功率与并联时甲电炉消耗的电功率之比为 。
三、作图题
17．如图是探究“影响电流热效应因素”实验装置的一些器材，将R1、R2、R3三电阻丝密封在三只完全相同的烧瓶内，且R1= R3=10Ω，R2=5Ω，瓶内装入等质量的煤油，小梁选择了两个电阻进行探究电流产生热量与电阻关系，请你把实物图连接好。
四、实验题
18．如图是“探究电流通过导体产生热量的多少跟什么因素有关”的实验装置，将四根电阻丝a、b、c、d分别密封在完全相同的瓶子内，瓶内封闭一定量的空气，其中图乙中另取阻值为5Ω的电阻在瓶外与瓶内电阻并联。
(1)在实验中电流通过电阻时产生热量的多少是通过观察U形管中 来比较的，应用的物理探究方法是 。
(2)图甲可探究电流产生的热量与 的关系，通电一段时间后， （选填“左”或“右”）侧瓶子中的电阻产生的热量多。
(3)图乙可探究电流产生的热量与 的关系。
(4)实验的结论可进一步用公式 来表达。由公式可知，图乙中左右两侧瓶子中的电阻产生的热量之比为 。
(5)将图乙右侧两个电阻都放入密封瓶中，可探究电流产生的热量和 的关系。
五、简答题
19．李刚同学家里添置了一台电热水器，他建议家人不要将电热水器和其它大功率用电器同时使用，否则会存在安全隐患。请你根据所学的物理知识，解释同时使用大功率用电器存在什么安全隐患。
六、计算题
20．如图所示是一款破壁机内部电路的简化示意图，该破壁机有两挡功率，、是加热电阻，，家庭电路电压为220V。只闭合开关，电动机正常工作，此时电路中的电流为2.5A。求：
(1)电动机正常工作的电功率；
(2)只闭合开关，该破壁机工作2min产生的热量。
七、综合题
21．小明家购买了一个多挡位电火锅，其内部电路如图所示，部分参数如表所示，R1、R2、R3均为发热电阻，R3的阻值为44Ω。旋转开关S，让其和触点1和2、2和3或3和4接触时，可实现不同挡位的转换；不考虑电热丝的电阻随温度变化，c冰=4.2×103J/（kg ℃）。
物理量 参数
额定电压 220V
中温挡功率 1100W
低温挡功率 440W
(1)此电火锅利用电流 效应原理工作。
(2)当旋转开关S跟触点3和4接触时，电火锅处于 挡。
(3)电加热器中的R2阻值为多少 ？
(4)在高温挡模式下，电路1min内消耗的电能是多少 ？
《15.4焦耳定律》参考答案
题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
答案 C B C D A B C B D D
1．C
【详解】A．由图乙可知，电表的度数是2018.5kW·h，故A正确，不符合题意；
B．电热壶工作时将电能转化为内能，所以电热壶是利用电流的热效应工作的，故B正确，不符合题意；
C．电能表上1200r/(kW·h)表示电路中用电器每消耗1kW·h电能，电能表的转盘转过1200圈，则电能表的转盘转过24圈，电热壶消耗的电能
则电热壶的实际功率
故C错误，符合题意；
D．由图甲可知，当开关S接2时，R1、R2串联，根据串联电路的特点可知，此时电路中的总电阻最大，由可知，电路的总功率最小，电热壶处于保温挡，故D正确，不符合题意。
故选C。
2．B
【详解】A．如乙图所示，当电压相同时，根据欧姆定律，通过电流大的电阻小，故R1的阻值较小，故A错误；
B． 根据焦耳定律可知，当两电阻串联时，电流相同，通电时间相同，电阻大的放出的热量多，故电阻R2释放的热量多，煤油吸收的热量多，故R2瓶中温度计的示数变化较大，故B正确；
C．由于串联，故电流处处相等，故C错误；
D．若用水代替煤油实验效果会更好是错误的，因为煤油的比热容比较小，升温比较明显，更容易通过温度计示数的变化判断电阻放出的热量的多少，故D错误。
故选B。
3．C
【详解】电功的计算公式：W=UIt是用来计算用电器消耗电能的，焦耳定律公式：Q=I2Rt是用来计算电流产生热量的；用电器如果将电能只转化为内能，则
是通用的，而电动机是非纯电阻电路，工作时将电能转化为机械能和内能，计算产生热量只能用Q=I2Rt来计算。综上所述，故ABD错误，C正确。
故选C。
4．D
【详解】A．根据转换法，该实验装置是利用U形管中气体的热胀冷缩来反应电阻丝放出热量的多少，故A错误；
B．甲装置中，两电阻串联，由串联电路电流的规律可知通过两个电阻丝的电流相等，故B错误；
CD．乙图中右侧两电阻并联后再与左侧电阻串联，容器内两电阻大小相等，根据并联和串联电路电流的规律，通过左侧容器中电阻的电流大小大于通过右侧容器中电阻的电流，即通过R2的电流小于R1中的电流，而通电时间相同，故乙实验可以研究电流产生的热量与电流的关系，故C错误，D正确。
故选D。
5．A
【详解】A．电热水壶工作时将电能转化为内能，利用电流的热效应工作的，故A符合题意；
B．吸尘器工作时电动机转动，将电能转化为机械能，不是利用电流的热效应工作的，故B不符合题意；
C．电冰箱是将电能转化为电动机的机械能，不是利用电流的热效应来工作的，故C不符合题意；
D．电视机工作时主要是把电能转化为声能与光能，不是利用电流的热效应来工作的，故D不符合题意。
故选A。
6．B
【详解】AB．由题意可知，甲、乙为两个完全相同的烧瓶中分别装有质量相等、初温相同的水和煤油，烧瓶中两电阻丝的阻值相同，相同时间内，两电阻丝产生的热量相同，烧瓶内的物质不同，升温快的烧瓶内的液体的比热容更小，故A错误，B正确；
C．因为两烧瓶中的电阻相同，故不能探究电流产生热量与电阻的关系，故C错误；
D．水和煤油均未沸腾，因为水的比热容比较大，吸收相同的热量，上升的温度比较少，即，故D错误。
故选B。
7．C
【详解】闭合开关，两电阻并联，电流表A1测量干路电流，电流表A2测量通过R1的电流。
A．电流表A1示数为0.5A，A2示数为0.3A，故通过R1的电流为I1＝0.3A，根据并联电路的电流特点可知通过R2的电流为
通过R1和R2的电流之比
故A错误；
B．根据并联电路的电压特点可知R1和R2两端的电压相等，根据欧姆定律的变形可知，R1和R2的阻值之比
故B错误；
C．在5min的时间内R2消耗的电能等于电流做的功，为
故C正确；
D．根据P＝UI可知电阻R的功率
故D错误。
故选C。
8．B
【详解】由，可得
所以有
因此
故B符合题意，ACD不符合题意。
故选B。
9．D
【详解】电饭煲：通过电热元件加热食物，电热是其核心功能，无需防止电热危害。 电热水器：通过电热管加热水，电热是必要功能，无需防止电热危害。 电熨斗：通过电热元件产生高温熨烫衣物，电热是核心功能，无需防止电热危害。 电风扇：主要功能是通过电动机驱动扇叶转动，将电能转化为机械能，其电动机和电路部分若温度过高会损坏电器或引发安全隐患，因此需要防止电热危害。故D符合题意，ABC不符合题意。
故选D。
10．D
【详解】A．Q=UIt是导出式，只能说明电热在数值上等于电流、电压、时间的乘积，当电路中的电阻发生改变时，电路中的电压和电流也会发生改变，故A错误；
B．由Q=I2Rt可知，电热由电流、电阻和通电时间共同决定，在电流相等的情况下，电阻越大，相同时间内产生的热量就越多，故B错误；
C．由可知，电热由电压、电阻和通电时间共同决定，在电压相同的情况下，电阻越大，相同的时间内产生的热量越少，故C错误；
D．根据Q=I2Rt可知，在电流一定时，电阻越大，相同时间内产生的热量越多，故D正确。
故选D。
11． 2∶1 2∶3 1∶2
【详解】[1]当开关S闭合，甲、乙两表为电压表时，两电阻串联，甲测电源的电压，乙测R2两端的电压，可得，由串联电路的电压规律和分压原理可得
[2]当开关S断开，甲、乙两表为电流表时，两电阻并联，甲测通过R2的电流，乙测干路电流，由并联电路的电流规律和分流原理可得
所以
[3]由并联电路的电压规律知U1=U2=U，由Q=W=UIt可得，相同时间内R1、R2产生的热量之比
12． 3000 热
【详解】[1]电热水器消耗的电能
电能表闪烁了60次，电能表的参数
[2]电热水器是利用电流通过导体时会发热来加热水的，故是利用电流热效应工作的。
13． 热 =
【详解】[1]电流通过导体时产生热量的现象较电流的热效应，电烙铁通电后温度升高，消耗了电路中的电能，产生热量，将电能转化为内能，即利用了电流的热效应。
[2]电热丝与导线串联，由于串联电路的电流处处相等，则通过电热丝的电流与导线的电流相等，即。
14． 相同 电阻 电流 c
【详解】[1]在该实验中，是通过温度计示数的变化来反映电流通过导体产生热量的多少，而温度计示数的变化是由煤油吸收热量后温度升高引起的。根据热量计算公式Q=cmΔt，要比较不同情况下产生热量的多少，需要控制煤油的质量m和比热容c相同，这样温度计示数的变化才能准确反映产生热量的多少。所以实验中烧瓶内所装煤油的质量应相同。
[2]甲装置中，两个电阻丝R1 和R2 串联，根据串联电路的特点可知，通过它们的电流I和通电时间t都相同，而R1 [3]比较a和c两个烧瓶，电阻丝的阻值相同，通电时间相同，但图甲中两个电阻丝串联在同一电源上，图乙中两个电阻丝并联在同一电源上，由欧姆定律可知，通过a中电阻丝的电流小于通过c中电阻丝的电流，所以通过比较a和c可以探究电热与电流的关系。
[4]图甲中两电阻丝串联，且R1＜R2，由Q=I2Rt可得Qb >Qa。 图乙中两电阻丝并联，且R1＜R2，由可得Qc >Qd。 a和c两个烧瓶电阻丝的阻值相同，通电时间相同。由上述分析可知，a中电阻丝通过的电流小于c，由Q=I2Rt可得Qc >Qa。同理可得Qd >Qb。综合比较可知，c烧瓶中产生的热量最多，根据Q=cmΔt，在煤油质量m和比热容c相同的情况下，c烧瓶中温度计示数最高。
15． 6 360 2.5
【详解】[1]由图可知，只闭合S1，当R的滑片P位于最右端时，变阻器连入阻值为0，只有灯泡连入电路中，灯泡正常发光，所以电源电压U=U额=6V
[2]再闭合S2、S3，R0与L并联，电流表测干路电流，示数变为1.1A，此时灯泡仍正常发光，小灯泡L规格是“6V 3W”，小灯泡的额定电流
由并联电路特点可知，通过R0的电流I0=I-IL=1.1A-0.5A=0.6A
所以R0的阻值
当只闭合开关S2时，只有R0连入电路中，在100s内R0产生的热量是
[3]只闭合开关S3，R0与R串联，允许通过变阻器的最大电流为0.5A，由串联电路的电流特点知，电路中最大电流为0.5A，所以R0的最大电功率
16． 甲 乙 4∶9
【详解】[1]由得，电炉的电阻，因为甲、乙两只电炉的额定电压相同，额定功率P甲R乙，又因为串联电路中的电流处处相等，即通过甲、乙两只电炉的电流I甲=I乙，根据Q=I2Rt可知，在相同时间内产生的热量Q甲>Q乙，故串联时产生热量较大的是甲。
[2]将它们并联在220V电路上，根据并联电路中各支路两端的电压相等，即U甲=U乙=220V
则两电炉的实际功率等于额定功率，即P甲=500W；P乙=1000W，根据Q=W=Pt可知，在相同时间内产生的热量Q甲[3]甲电炉的电阻为
乙电炉的电阻为
串联在220V电路中甲消耗的实际功率为
当甲电炉并联在220V电路中，P实甲′=P额甲=500W，所以两种情况下甲消耗的功率之比为
17．
【详解】探究电流产生热量与电阻关系，需保证电流一定，电阻不同，所以选择R1、R2串联，如下图所示：
18．(1) 液面的高度差 转换法
(2) 电阻 右
(3)电流
(4)
(5)电阻
【详解】（1）[1][2]电流通过电阻产生热量，会使瓶内空气受热膨胀，从而导致U形管中液面高度差变化。这种通过观察U形管液面高度差来反映电阻产生热量多少的方法，是将不容易直接测量的热量多少，转换为容易观察的液面高度差，应用的物理探究方法是转换法。
（2）[1]图甲中，两个电阻串联，电流相同，电阻不同，所以可探究电流产生的热量与电阻的关系。
[2]根据焦耳定律，电流相同，右侧电阻大，所以通电一段时间后，右侧瓶子中的电阻产生的热量多，
（3）乙装置中，右侧两电阻并联后再与左侧电阻串联，容器内两电阻大小相等，根据并联和串联电路电流的规律，通过左侧容器中电阻的电流大于通过右侧容器中电阻的电流，而通电时间相同，故乙实验可以研究电流产生的热量与电流的关系。
（4）[1][2]根据并联电路电压的规律及欧姆定律可知，通过图乙右侧容器内的电阻丝的电流等于通过容器外电阻丝的电流，根据串联电路各处的电流相等及并联电路干路电流等于各支路电流之和，可知通过左侧容器内的电阻丝的电流为通过右侧容器内电阻丝电流的2倍，由焦耳定律可知，因容器内电阻丝的阻值和通电时间相同，故电阻丝产生的热量与电流的平方成正比，故乙实验通电一段时间后，左右两侧容器内空气吸收的热量之比为4:1。
（5）将图乙右侧两个电阻都放入密封瓶中，此时右侧两个电阻并联后的总电阻与左侧电阻不同，电流相同、通电时间相同，可探究电流产生的热量和电阻的关系。
19．见解析
【详解】当电热水器和其它大功率用电器同时使用，总功率增大，当电压一定时，由公式P=UI可知，用电器总电功率越大，总电流越大，又根据焦耳定律可知，干路电阻和通电时间一定时，总电流越大，干路产生的热量越多，温度极易升高，容易发生火灾，造成危险。
20．(1)550W
(2)
【详解】（1）只闭合开关，电动机单独接入电路且正常工作，则电动机正常工作的电功率
（2）只闭合开关时，被短路，单独接入电路，电路中电流为
则该破壁机工作2min产生的热量
21．(1)热
(2)高温
(3)
(4)1.32×105J
【详解】（1）电火锅是利用电流通过导体发热来加热的，故电火锅是利用了电流的热效应原理工作。
（2）由可知，当电源电压一定时，电路中的总电阻越小，总功率就越大，当开关S和触点3、4接触时，R2与R3并联，此时电路中的总电阻最小，总功率最大，电火锅处于高温挡。
（3）开关S跟触点2和3接触时，电路中只有R2，为中温挡，所以
（4）开关S跟触点3和4接触时，R2与R3并联，为高温挡
电路在此模式下1min内消耗的电能