18.4 焦耳定律— 人教版九年级物理上册同步测试

2020-2021学年九年级全册人教版物理
第十八章第四节焦耳定律同步测试
一、单选题（共7题；共21分）
1.将规格都是“220V
100W”的一台电风扇、一台电视机和一把电烙铁，分别接入220V的电路中，通电时间相同，电流通过它们产生的热量最多的是(?????
)
A.?电烙铁????????????????????????????????B.?电视机????????????????????????????????C.?电风扇????????????????????????????????D.?一样多
2.电炉丝与导线串联接到电路里，通电后电炉丝热得发红，而与之相连的导线却不怎么热．由焦耳定律可知，造成上述现象的主要原因是：（??
）
A.?电炉丝的电阻比导线的电阻小得多??????????????????????B.?电炉丝的电阻比导线的电阻大得多
C.?通过电炉丝的电流比导线的电流小得多???????????????D.?通过电炉丝的电流比导线的电流大得多
3.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
4.灯泡L标有“2.5
V”字样，它的电阻R随它两端电压U变化的关系图像如图甲所示。将该灯泡L和电阻R0接入电源电压恒为3
V的电路中(如图乙所示)，闭合开关S，灯泡L恰好正常发光。下列说法正确的是(???
)
A.?闭合开关S，灯泡L的电阻为8
Ω??????????????????????????B.?灯泡L的额定功率为0.625
W
C.?断开开关S，灯泡L的电阻为0
Ω??????????????????????????D.?闭合开关S，1
s内电阻R0产生的热量为0.325
J
5.如图是一个玩具汽车上的控制电路，小明对其进行测量和研究发现：保护电阻
R
为
10Ω，电动机内阻为
4Ω，当闭合开关
S
后，两电压表的示数分别为
6V
和
2V，则下列叙述中说法正确的是（
）
A.?电源电压为
8V???????????????????????????????????????????????????B.?电动机两端的电压为
2V
C.?电动机线圈
1s
内产生
0.16J
热量???????????????????????D.?通过电动机的电流为
1A
6.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
7.有两根电热丝R1
和R2
，其大小关系是R1:R2=3:1，若单独用R1
对一壶水加热，则所需时间为t0
．若将这两根电热丝并联连入电路，则烧开同一壶水所需的时间为（不计热损失）（
）
A.?????????????????????????????????????????B.?????????????????????????????????????????C.?????????????????????????????????????????D.?
二、填空题（共7题；共18分）
8.如图所示，是探索教焦耳定律的实验装置，已知R1＜R2
，
闭合开关后，通过两端电阻丝的电流I1________I2
，
电阻丝两端的电压U1________U2
．
9.据报道：近几年有许多重大火灾都是因线路连接处接触不良所造成的，教训十分深刻
.
线路连接处接触不良引起火灾的原因是：当线路连接处接触不良时，该处的电阻将________（减小/增大），电流通过该接触处产生的热量________（减少/增多），从而使局部温度升高，同时接触处的电阻又将随着温度的升高而________（减小/增大），从而形成电热的逐步积累和恶性循环，以致引发火灾
.
10.如图所示是一种电热暧手袋的简易电路图，当专用插头插入电源并闭合开关S时，红色指示灯L和发热体R之间的连接方式是________，电流通过发热体R会使其温度升高，这种现象叫做电流的________效应。
11.两定值电阻RA和RB中的电流与其两端电压的关系如图所示，若将两电阻串联在电压为3V的电源两端，电路的总功率为________?W，通电一段时间后，RA和RB产生的热量之比是________?。
12.在如图所示电路中，定值电阻R0的阻值为20Ω，电动机线圈电阻为2Ω，闭合开关，电流表A1、A2的示数分别为0.8A，
0.3A，则该电路电源电压为________V.1min内电路消耗的电能为________J，1min内电流通过电动机产生的机械能为________J．
13.小明家有某型号的电热水壶，其主要参数如图所示，电热水壶在额定电压下工作，用时6分钟恰好将满壶温度为25℃的水烧开，则此过程中水吸收的热量是________
J，电热水壶的加热效率为________。在烧开一壶水的过程中（其他用电器都断开），他家参数为“220V，10
（
20
）
A，3600r/（
kw?h）”的电能表的转盘转________圈。【标准大气压下，c水=4.2×103J/（kg?℃），ρ水=1.0×103kg/m3】
14.如图所示电路，已知R1为40Ω，在闭合开关S的情况下，断开开关S1时电压表的读数是2.0V；闭合开关S1时电压表的读数是8.0V，通过R1的电流为?________A，通电1分钟，R1上产生的热量为?________J；电阻R2为?________Ω．
三、实验探究题（共3题；共25分）
15.为反对浪费，响应“光盘行动”，小明为自助餐厅的餐桌设计了“光盘仪”．餐盘放在载盘台上，若盘内剩余食物的质量达到或超过规定值，人一旦离开餐桌，提示器就会发出提示音，其原理如下图所示，电源电压3V不变．提示器的电阻忽略不计，传感器R1的阻值随载盘台所载质量变化的关系如表所示．开关S闭合后，问：
载盘台所载
质量m/g
100
110
120
130
140
150
160
…
传感器R1/Ω
100
90
80
70
60
50
40
…
（1）根据表中数据，当载盘台所载质量是150g时，R1的阻值是多少？电路中的电流是多少？
（2）在第（1）问的基础上，通电8s，电流通过R1产生的热量是多少？
（3）当电路中的电流达到0.075A时，提示器会发出提示音，若空餐盘质量为100g，此时盘内剩余食物的质量是多少？
16.如图所示，在研究“电流通过导体时产生的热量与什么因素有关”时，将电阻丝R1、R2、R3分别装在甲、乙、丙三个相同的透明容器中，容器中密封着等量的空气，橡胶管将密闭容器和装有红色液体的U形玻璃管相连，容器内电阻丝的电阻R1＝10Ω、R2＝R3＝5Ω；另有一个阻值为5Ω的电阻丝在容器外部，与R3电阻丝并联。
（1）在实验中，加热空气的好处是空气受热膨胀快而其明显，观察U形玻璃管中液面高
度差的目的是为了比较________。
（2）若要探究导体产生的热的多少与电阻大小是否有关，则应选用________两容器及其相连的U形管比较，正确结论是：在电阻和通电时间相同的情况下，通过导体的________越大，产生的热量越多。
（3）若要探究导体产生的热的多少与电流大小是否有关，则应选用________两容器及其相连的U形管比较，正确的结论是：在电流和通电时间相同的情况下，导体的________越大，产生的热量越多。
（4）通电一段时间后，________容器相连的U形管中两侧的液面高度差变化最大。
17.如图所示是“探究电流的热效应跟电阻大小关系”的实验装置示意图．
（1）A、B两瓶煤油中都浸泡着一段金属丝，烧瓶A内的金属丝电阻较小，烧瓶B内的金属丝电阻较大，实验中应使两瓶中盛装的煤油质量________（选填“相等”或“不相等”）；
（2）当开关闭合后，________（选填“A”或“B”）瓶中温度计示数上升较快，若使用图中的器材，进行“探究电流热效应跟电流大小的关系”时，需要添加的器材是________．
（3）将此装置改装后使RARB电阻相等测量煤油比热容，测量时分别向两个相同的烧瓶中加入初温均为t0质量相等的水和煤油，通电一段时间后，分别读出温度计示数为t水、t煤油
，
请写出煤油比热容的表达C煤油=________（已知水的比热容为C水
，
不计热量损失）．
四、计算题（共2题；共15分）
18.几千年来中国的厨艺最讲究的就是“火候”现在市场上流行如图所示的新型电饭锅，采用“聪明火”技术，电脑智能控温、控压，智能化地控制食物在不同时间段的温度，以得到最佳的营养和口感，其简化电路如图甲所示。R1和R2均为电热丝，S1是自动控制开关。把电饭锅接入220V电路中，用电饭锅的“聪明火”煮米饭，电饭锅工作时的电流随时间变化的图象如图乙所示。
求：
（1）电热丝R2的阻值（计算结果保留一位小数）；
（2）这个电饭锅在0～15min内把质量为1.1kg的米饭由20℃加热到100℃，求电饭锅在这段时间内加热的效率。[C米饭=4.2×103J/(kg·℃)]
19.多功能养生壶具有精细烹饪、营养量化等功能，深受市场认可和欢迎。图乙是某品牌养生壶简化电路图。（ρ水＝1×103kg/m3
，
c水＝4.2×103J/（kg?℃）
项目
参数
电源电压（V）
220
低温档功率（W）
275
中温档功率（W）
550
高温档功率（W）
1100
容积（L）
1
（1）开关S1、S2处于什么状态，养生壶为高温档，说明判断依据；
（2）养生壶处于低温档工作时，求电路中的电流大小；
（3）在标准大气压下，使用高温档将初温是12℃的一壸水烧开。若养生壶高温档加热效率为80%，求烧开一壶水需要的时间。
五、综合题（共2题；共21分）
20.如图甲所示是某品牌饮水器的原理图．饮水器的容器内有密封绝缘的电热丝R1和热敏电阻Rx
，
只要水面到达如图所示的位置，接触开关S1就会导通．继电器开关S2的作用是当饮水器内的水加热至沸腾后能自动切断加热电路．
（1）已知定值电阻R1和热敏电阻Rx的电流随电压的变化曲线是如图乙中A、B、C中的两条．定值电阻R1的阻值是________Ω，饮水器的正常加热功率是________?W．
（2）为了使继电器开关S2在饮水器内的水加热至沸腾后能自动切断加热电路，热敏电阻Rx应选择如图乙中的________（选填“A，B，C”）．在使用过程中，发现饮水器内的水实际加热到90℃时，加热电路就自动切断了，为了使水能在加热至沸腾后加热电路才自动切断，可将滑动变阻R2的滑片向________调节．
（3）已知该饮水器装有10L水，当只有饮水器接入电路中时，它将水从10摄氏度加热到100摄氏度用时14分钟，同时通过电能表观察到饮水器消耗了1.1kW?h的电能．该饮水器加热过程中的实际功率是________?W；它的热效率是________（保留一位小数）．
21.在“探究电流产生的热量与哪些因素有关”的实验中，提供了如图的实验器材，其中R1＞R2。
实验一：探究电流产生的热量与电阻的关系：
（1）请按照图中的电路图将对应实物图连接完整；
（2）电路中电阻丝的连接方式是为了控制________；电阻丝放出热量的多少，通过________来进行判断：
（3）闭合开关，经过一定时间，用电阻丝R1热的煤油温度升高了△t1
，
用电阻丝R2加热的煤油温度升高了△t2
，
那么△t1________△t2（选填“大于”，“等于”或“小于”）
（4）实验二：探究电流产生的热量与电流的关系
闭合开关，移动滑动变阻器的滑动触头，使电路中的电流变成实验一中电流的2倍，且通电时间相同。实验发现：用电阻丝R1（或R2）加热的煤油，温度升高
（或
）________2
（或2△t2）（选填“大于“等于”或“小于”），该实验说明电流产生的热量与电流的________正比例关系。
（5）你认为做这个实验产生误差的主要原因是________．
答案解析部分
一、单选题
1.【答案】
A
【解析】【分析】分别接入220V的电路中，三个用电器都正常工作，实际功率相同（等于额定功率)、通电时间相同，根据W=Pt可知消耗的电能相同，通过分析三种用电器使用时的能量转化情况，找出产生热量最多的用电器．
【解答】∵U=220V，
∴三种用电器的实际功率：
P=P额=100W；
又∵W=Pt
∴三种用电器消耗的电能相同；
∵电视机将一部分电能转化为光能，电风扇中的电动机将电能大部分转化机械能，电烙铁将电能全部转化为内能．
∴产生热量最多的是电烙铁．
故选A．
【点评】知道电流做功的实质：电流做功的过程就是消耗电能转化为其它形式能的过程，能分析三种用电器的能量转化是本题的关键．
2.【答案】B
【解析】【解答】电炉在使用时，电炉丝和导线串联，
，通电时间t相同，
∵
，∴电流产生的热量：
?，从而出现电炉丝热得发红，而与电炉丝相连的导线却不怎么发热的现象；由上述分析可知选项A、C、D不合题意．
故答案为：B．
【分析】电炉丝和导线串联在电路中，电炉丝的电阻与导线的电阻不同，串联电路的电流处处相等，根据焦耳定律进行分析
.
3.【答案】
B
【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。
4.【答案】B
【解析】【解答】根据题意知道，当灯泡L恰好正常发光时，灯泡两端的电压是其额定电压，即UL
=2.5V，由图甲知道，此时灯泡的电阻是：RL
=10Ω，A不符合题意；由P=U2/R知道，灯泡的额定功率是：PL
=UL2/RL
=2.5V2/10Ω
=0.625W，B符合题意；开关断开时，灯泡两端的电压为0V，由图甲知道，此时灯泡的电阻为2Ω，C不符合题意；闭合开关S，电路中的电流是：I=UL/RL=2.5V/10Ω=0.25A，由于串联电路中总电压等于各分电压之和，所以，电阻R0
两端的电压是：U0
=U-UL
=3V-2.5V=0.5V，由于在1s内电阻R0
产生的热量是：Q0
=W0
=U0
It=0.5V×0.25A×1s=0.125J，D不符合题意，
故答案为：B。
【分析】根据图象读出灯泡两端电压对应的电阻，根据欧姆定律求出此时电路中的电流，利用P=UI求出灯泡的额定功率，根据串联电路的电压特点求出电阻R0两端的电压，根据Q=W=UIt求出1s内电阻R0产生的热量.
5.【答案】
C
【解析】【解答】A、B由电路图知R和M串联，电压表V1测电源电压，电压表V2测R两端的电压，由两电压表的示数分别为
6V
和
2V知电源电压为6V,电动机两端的电压为UM=U总-UR=6V-2V=4V，A、B不符合题意；
C、D因为R和M串联，IM=IR==0.2A，Q=IM2RMt=（0.2A）2×4Ω×1s=0.16J，C符合题意，D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】A、B先判断电路的连接方式及电压表所测电路的电压，再根据串联电路电压的规律判断；C、D根据串联电路电流的规律和欧姆定律算出电路中的电流，再根据Q=I2Rt求出电流通过电动机产生的热量。
6.【答案】
D
【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
7.【答案】
A
【解析】【解答】烧开一壶水所需热量为Q吸
，
单独用R1对一壶水加热，
Q吸=，
由题知，R1：R2=3：1，R2=R1
，
将这两根电热丝并联连入电路，并联电阻：
R并=R1
，
将这两根电热丝并联连入电路，则烧开同一壶水所需时间为t，
Q吸=
由水吸收的热量相同可得：=
解得：t=t0
．
故答案为：A。
【分析】先根据Q=表示出单独利用R1加热一壶水所吸收的热量，然后将两根电热丝并联的总电阻利用R1表示出来，再根据Q=将两根电热丝并联连入电路烧开同一壶水所吸收的热量，最后根据烧开同一壶水所吸收的热量相同求出两根电阻丝并联时的时间。
二、填空题
8.【答案】
等于；小于
【解析】【解答】解：由图可知，两电阻串联，串联电路中电流处处相等，则闭合开关后，通过两端电阻丝的电流I1等于I2
，
已知，R1＜R2
，
由I=
可得，电阻丝两端的电压U1小于U2
．
故答案为：等于；小于．
【分析】首先明确两个电阻的连接方式，然后利用欧姆定律分析即可．此题考查学生关于焦耳定律的理解和把握，学会对电路的分析是关键．
9.【答案】增大；增多；增大
【解析】【解答】线路连接处由于接触不良，即接触面积变小，电流通过时受到的阻碍作用增大，因此电阻增大；线路连接处相对于其他地方电阻增大，根据焦耳定律Q=I2Rt
，
在电流相同、时间相同的情况下产生了更多的热量，因此导致局部温度升高，接触处温度升高，使接触处的电阻进一步变大，产生更多的热量，使温度迅速升高，温度过高容易引发火灾
.
故答案为：增大；增多；增大
.
【分析】线路连接处接触不良时，接触面积变小，电阻增大；根据焦耳定律Q=I2Rt可知，在电流相同、时间相同的情况下产生了更多的热量；导体的电阻随升高而增大
.
10.【答案】并联；热
【解析】【解答】
读图可知，电路中有两条电流的路径，因此红色指示灯L和发热体R之间的连接方式是并联；
电流通过发热体R会使其温度升高，这种现象叫做电流的热效应。除超导现象外，电流流过导体都会发热。
故答案为：并联；热.
【分析】并联：把电路元件并列地连接起来的电路，叫并联.（并联电路中各个支路是互不影响的）
电流的热效应：电流通过电阻要发热，这叫做电流的热效应.如电灯、电炉、电烙铁、电焊等，都是电流的热效应的例子.
11.【答案】0.6；1∶2
【解析】【解答】由图象知，U=3V时，IA=0.6A，IB=0.3A，根据，
电阻，
，
两电阻串联时，电路总电阻R=RA+RB=5Ω+10Ω=15Ω，电路总功率．
A、B两电阻串联流过它们的电流I相等，通电一段时间产生的热量之比．
故答案为：0.6；1∶2．
【分析】电功率的计算；焦耳定律的计算公式及其应用
12.【答案】6；288；150
【解析】【解答】如图电阻与电动机并联，电流表A1、A2分别测量电阻的电流和干路电流，A2的示数为0.3A，R0的阻值为20Ω，所以电源电压为：
；
1min内电路消耗的电能为：
1min内电流通过电动机做的功为：
，
1min内电流通过电动机产生的热量为：
.
故1min内电流通过电动机产机械能为：
。
【分析】定值电阻R0与电动机M并联，电流表A1测干路电流，电流表A2测R0支路的电流；根据W=UIt求出1min内电路消耗的电能；根据Q=I2R求出1min内电流通过电动机产生的热量.
13.【答案】3.15×105；87.5%；360
【解析】【解答】由ρ=m/V知道水的质量是：m=ρV=1.0×103
kg/m3
×1×10-3
m3
=1kg，所以水吸收的热量是：Q吸
=cm（t-t0）=4.2×103
J/（kg?℃）×1kg×（100℃-25℃）=3.15×105
J；由P=W/t知道电热水壶消耗的电能是：W电=Pt=1000W×6×60s=3.6×105
J，所以，电热水壶的加热效率是：η=Q吸/W×100%=3.15×105J/3.6×105J×100%=87.5%；
6min时间内电壶消耗的电能是：W=Pt=1kW×1/10h=0.1kW?h，故电能表的转盘转转动的圈数是：n=0.1kW?h×3600r/kW?h=360r。
故答案为：3.15×105；87.5%；360.
【分析】（1）根据吸热公式Q吸=cm△t计算出水吸收的热量（有用能量）；
（2）根据公式W=Pt求出消耗的电能（总能量）；水吸收的热量与消耗电能的比值就等于电热水壶的热效率；
（3）根据W=Pt求出电壶消耗的电能，根据表盘上的转盘转数和消耗电能之间的关系求出转盘转动的圈数.
14.【答案】
0.2；96；120
【解析】【解答】解：
（1）由图开关S、S1闭合时，R2被短路，电路为R1的简单电路，电压表测电源的电压为8V，
此时通过R1的电流：
I1===0.2A；
通电1分钟，R1上产生的热量为：
W1=UI1t=8.0V×0.2A×60s=96J；
（2）闭合开关S、断开S1时，R1与R2串联，电压表测R1两端的电压，即U1′=2.0V，
所以I2=I1′===0.05A，
所以R2==120Ω．
故答案为：0.2；96；120．
【分析】（1）开关S、S1闭合时，R2被短路，电路为R1的简单电路，电压表测电源的电压，据此可知电源电压的大小，根据I=计算通过R1的电流；根据W=UIt计算1分钟，R1上产生的热量；
（2）闭合开关S、断开S1时，R1与R2串联，电压表测R1两端的电压，根据串联电路的电流特点和欧姆定律计算R2的阻值．
三、实验探究题
15.【答案】
（1）解：根据表中数据可知，当载盘台所载质量是150g时，R1的阻值为50Ω；
提示器的电阻忽略不计，则电路中的电流：
I=
=
=0.06A；
（2）解：电流通过R1产生的热量：Q=I2R1t=（0.06A）2×50Ω×8s=1.44J；
（3）解：当电路中的电流达到0.075A，
由I=
可得，传感器的阻值：R1′=
=
=40Ω；
查表可知，载盘台所载质量为160g，
则剩余食物的质量为160g﹣100g=60g．
【解析】【分析】（1）先根据表中数据读出，当载盘台所载质量是150g时对应R1的阻值，然后根据串联电路电阻的特点求出电路的总电阻，然后根据欧姆定律求出电路中的电流；（2）根据Q=I2Rt即可求出通电8s，电流通过R1产生的热量；（3）先根据欧姆定律的变形公式求出电路中电流为0.075A时电路的电阻，然后根据串联电路电阻的特点求出传感器的阻值，并从表中读出对应载盘台上物体的质量，进一步求出盘内剩余食物的质量．
16.【答案】
（1）电流通过导体产生热量的多少
（2）乙和丙；电流
（3）甲和乙；电阻
（4）甲
【解析】【解答】解：（1）由Q＝I2Rt可知，电阻丝R1和R2在相同时间内产生的热量不同，因此会导致密封盒内空气的膨胀情况不同，故会导致U形玻璃管中出现液面高度差；因此形玻璃管中液面高度差的目的是为了比较电流通过导体产生热量的多少；（2）要探究导体产生的热的多少与电流大小是否有关，应控制电阻和通电时间一定，则应选用乙和丙两容器及其相连的U形管比较，由Q＝I2Rt可知，在相同时间内，电阻相同，电流越大，通过导体时产生的热量越多；（3）要探究导体产生的热的多少与电阻大小是否有关，应控制电流和通电时间一定，则应选用甲和乙两容器及其相连的U形管比较，由Q＝I2Rt可知，在相同时间内，电流相同，电阻越大，通过导体时产生的热量越多；（4）通电一段时间后，由Q＝I2Rt可知，甲容器相连的U形管中两侧的液面高度差变化最大。
故答案为：（1）电流通过导体产生热量的多少；（2）乙和丙；电流；（3）甲和乙；电阻；（4）甲。
【分析】（1）探究电流产生热量的多少时，利用液面高度差反应热的多少；
（2）若探究电热和电流的关系，需要保持电阻和通电时间相同，而电流不同，且电流越大，产生的热越多；
（3）若探究电流产生热和电阻的关系，则要保持电流和通电时间相同而电阻不同，且电阻越大产生的热越多；
（4）电流产生的热量在电流相同时，电阻越大，热越多。
17.【答案】
（1）相等
（2）B；与烧瓶A（或B）内的金属丝阻值相等的电热丝
（3）
【解析】【解答】解：（1）根据控制变量法，实验中应该保持两瓶中煤油的质量相等；（2）根据焦耳定律Q=I2Rt，烧瓶A内的金属丝电阻和烧瓶B内的金属丝电阻是串联的，所以电流和通电时间相同，由于烧瓶B内的金属丝电阻大于烧瓶A内的金属丝电阻，所以产生电热多，故B瓶的温度上升较快；欲探究电流产生的热量与电流大小的关系，必须使通过两金属丝的电流不同，而两金属丝的阻值和通电时间要相同；因此可在烧瓶A（或B）的金属丝两端并联一个与烧瓶B（或A）的金属丝阻值相等的电阻，这样便可探究电流产生的热量与电流大小的关系；（3）由不于计热量损失，则此过程中水和煤油吸收热量相同，根据Q=cm（t﹣t0）得，c水m（t水﹣t0）=c煤油m（t煤油﹣t0），因此c煤油=
．
故答案为：（1）相等；（2）B；与烧瓶A（或B）内的金属丝阻值相等的电热丝；（3）
．
【分析】d=电流通过导体会产生热量，热量的多少和电流的平方、通电时间、电阻的大小成正比，实验时，利用电阻丝加热烧瓶中的煤油，通过煤油温度的变化，反应产生热量的多少，要使用控制变量法，通过水的比热容和温度差可以计算煤油的比热容的大小.
四、计算题
18.【答案】
（1）解：当开关S闭合时，电路中只有R2工作，从图乙可知通过R2的电流I=3A，根据I=U/R可得，R2的电阻为：R2=U/I=220V/3A=73.3Ω
答：电热丝R2的阻值是73.3Ω。
（2）解：米饭吸收的热量Q=cmΔt=4.2×103J/（kg·℃）×1.1kg×（100℃-20℃）=3.696×105J，0---15min内消耗的电能为W总=W1+W2=UI1t1+UI2t2=220V×3A×10×60s+220V×2A×5×60s=5.28×105J，电饭锅加热的效率为：η=Q/W总=3.696×105J/5.28×105J=70%。
答：电饭锅在这段时间内加热的效率是70%。
【解析】【分析】（1）结合电路图，理清开关处于不同状态时元件的连接方式及电表的测量对象，利用P=可知对应的状态，由乙图得到电流，利用欧姆定律求出R2的阻值.
（2）利用吸热公式
Q=cmΔt
求出米饭吸收的热量，结合图乙曲线求出电饭锅在0-15min消耗的电能，根据效率公式求出加热效率.
19.【答案】
（1）解：由图知，当开关S1闭合，S2接B时，电阻R1、R2并联，电路中的总电阻最小，由P＝
可知，总功率最大，所以此时养生壶为高温档
答：当开关S1闭合，S2接B时，为高温档；因为此时电阻R1、R2并联，电路中的总电阻最小，总功率最大
（2）解：由图知，当开关S1断开，S2接A时，电阻R1、R2串联，电路中的总电阻最大，由P＝
可知，总功率最小，此时为低温档；
当S2接A，S1闭合时，R2被短路，只有电阻R1接入电路，养生壶处于中温档。
由P＝UI得，养生壶在低温档工作时电路中的电流为：
I低＝
＝
＝1.25A
答：养生壶处于低温档工作时电流为1.25A
（3）解：由ρ＝
可得，水的质量：m＝ρV＝1×103kg/m3×1×10﹣3m3＝1kg，
水吸收的热量：
Q吸＝cm（t﹣t0）＝4.2×103J/（kg?℃）×1kg×（100℃﹣12℃）＝3.696×105J，
由η＝
可得养生壶消耗的电能：
W＝
＝
＝4.62×105J，
由P＝
得，在高温档下烧开一壶水需要的时间为：
t＝
＝
＝420s
答：烧开一壶水需要的时间为420s
【解析】【分析】（1）结合电路图，理清开关处于不同状态时元件的连接方式，
由P＝
可知
对应的状态.
（2）
由P＝UI得养生壶在低温档工作时电路中的电流
.
（3）
由ρ＝
可得水的质量
，利用
Q吸＝cm（t﹣t0）
求得
水吸收的热量
，再利用
η＝
可得养生壶消耗的电能
，由
P＝
得在高温档下烧开一壶水需要的时间
.
五、综合题
20.【答案】
（1）10；4840
（2）C；左
（3）4714.3；95.5%
【解析】【解答】解：（1）因为R1是定值电阻，则通过R1的电流与它两端电压成正比，其I﹣U图象为过原点的倾斜直线，由图可知，B为定值电阻R1的电流随电压的变化曲线；
由欧姆定律结合B图象可得，R1的阻值：R1=
=
=10Ω，
饮水器的工作电路为R1的简单电路，其正常加热功率：P=
=
=4840W．（2）①为了使饮水器在水加热至沸腾后能自动切断加热电路，则应使继电器开关S2断开，应减弱电磁铁的磁性，根据影响电磁铁磁性强弱的因素可知应减小控制电路中的电流；
由欧姆定律可知此时热敏电阻的阻值应变大，即热敏电阻Rx的阻值应随温度升高而变大，而图乙中C曲线反映了电阻的阻值随温度升高（电压变大）而变大的特性，故选C．②若要饮水器内的水加热到90℃还能继续加热，即继电器开关S2仍然是闭合的，需要增强电磁铁的磁性，应增大此时控制电路中的电流，由欧姆定律可知应减小控制电路的总电阻，而温度为90℃时热敏电阻的阻值是一定的，所以应减小滑动变阻器R2的阻值，即R2的滑片向左调节．（3）已知水的体积V=10L=0.01m3
，
由ρ=
可得，水的质量为：
m=ρV=1×103kg/m3×0.01m3=10kg；
水吸收的热量：
Q吸=c水m△t=4.2×103J/（kg?℃）×10kg×（100℃﹣10℃）=3.78×106J；
饮水器消耗的电能：
W=1.1kW?h=1.1×3.6×106J=3.96×106J，
该饮水器加热过程中的实际功率：
P实=
=
≈4714.3W；
则它的热效率：
η=
═
×100%≈95.5%．
故答案为：（1）10；4840；（2）C；左；（3）4714.3；95.5%．
【分析】（1）根据定值电阻R1的电流与电压的特点判断出电阻R1的电流随电压的变化曲线，然后求出阻值，然后根据P=
求出饮水器的正常加热功率．（2）为了使饮水器在水加热至沸腾后能自动切断加热电路，根据电路的连接可知应使继电器开关S2断开，即电磁铁的磁性应减弱，根据影响电磁铁磁性强弱的因素可知控制电路中电流的变化，则可根据欧姆定律判断出此时热敏电阻阻值变大，由此可判断热敏电阻Rx阻值与温度的变化情况．
若要饮水器内的水加热到90℃还能继续加热，即继电器开关S2仍然是闭合的，需要增强电磁铁的磁性，根据控制电路中电流的变化即可判断滑动变阻器R2的阻值的变化．（3）根据m=ρV求出水的质量，已知水的初温和末温、水的比热容，利用吸热公式求水吸收的热量；
知道实际消耗的电能，利用η=
求出它的热效率．
21.【答案】
（1）
（2）电流相等；温度计的示数
（3）大于
（4）大于；大小不成
（5）实验过程中电阻丝产生的热量不能被液体全部吸收
【解析】【解答】（1）根据左图，将两电阻丝串联，变阻器左下接线柱连入电路中，如图所示：
；
（2）电路中电阻丝的连接方式是为了控制电流相等；根据转换法，电阻丝放出热量的多少，是通过温度计的示数变化来进行判断的；
（3）闭合开关，因电流和通电时间相同R1＞R2,根据Q=I2Rt可知，经过一定时间，R1产生的热量多，根据
可知△t1大于△t2
，
（4）闭合开关，移动滑动变阻器的滑动触头，使电路中的电流变成实验一中电流的2倍，且通电时间相同，根据Q=I2Rt可知，电阻丝产生的热量是原来的4倍；根据
可知，用电阻丝R1（或R2）加热的煤油，温度升高量
（或
）大于2△t1（或2△t2）；该实验说明电流产生的热量与电流不成正比例关系；
（5）这个实验产生误差的主要原因是：实验过程中电阻丝产生的热量不能被液体全部吸收。
【分析】（1）结合电路图，利用电流流向法连接实物图，注意变阻器左下接线柱连入电路中.
（2）串联电路各处的电流相等；电流产生的热量不易比较，可让初温、质量相同的煤油吸热，根据比较煤油升高的温度确定电阻丝产生的热量，采用了转换法.
（3）根据Q=I2Rt，闭合开关，因电流和通电时间相同，根据R1>R2和分析；
实验二：探究电流产生的热量与电流的关系.
（4）根据Q=I2Rt和分析.
（5）从实验过程中电阻丝产生的热量不能被液体全部吸收考虑。