苏科版九年级全册第十五章 电功和电热电热器 电流的热效应测试题

第十五章 15.3 电热器 电流的热效应

一．选择题

1．下列选项中，利用电流的热效应工作的家用电器是（　　）

A．油烟机 B．电热毯 C．洗衣机 D．电风扇

2．下列用电器主要利用电流热效应工作的是（　　）

A．电饭煲 B．电视机 

C．洗衣机 D．油烟机

3．把一个标有“10V3W”的小灯泡和定值电阻R串联后接在电压为12V的电源上（如图所示），小灯泡恰能正常工作。该电路工作10s定值电阻产生的热量是（　　）

A．60J B．36J C．30J D．6J

4．如图所示的用电器中，利用电流热效应工作的是（　　）

A．电风扇 B．电热水壶 

C．扬声器 D．滚筒洗衣机

5．如图为探究“焦耳定律”的实验装置。两个透明容器中密封着等量的空气，U型管中液面高度的变化反映密闭空气温度的变化。将容器中的电阻丝R1、R2串联在电路中，且R1＜R2．下列说法正确的是（　　）

A．该实验装置用于探究“电压和通电时间一定时，电热与电阻的关系” 

B．闭合开关后，通过R1的电流大于R2的电流 

C．闭合开关后，甲管中液面上升比乙慢 

D．闭合开关后，要使电流增大，应将滑动变阻器滑片P向左移动

6．如图所示，两个透明容器中密闭着等量的空气，A，B两U形管内的液面相平，电阻丝的电阻R1＝R2＝R3．小明用图示装置进行实验，探究电流通过导体时产生的热量Q跟什么因素有关，下列说法正确的是（　　）

A．此实验在探究电热Q与电阻R是否有关 

B．通过R1的电流和通过R2的电流大小相等 

C．电阻R1两端的电压和R2两端的电压相等 

D．通电后，A管的液面将会比B管的液面高

7．如图所示，在接线柱间接入熔丝和铜丝，熔丝电阻大于铜丝。接通电源，闭合开关S，依次闭合各小灯泡支路的开关，可以看到电流表的示数逐渐增大；再闭合电炉丝支路的开关时，会发现熔丝被熔断。下列说法正确的是（　　）

①实验说明电路超负荷运行会引起安全事故

②实验中通过熔丝的电流大于铜丝

③通电相同的时间，熔丝所产生的热量多于铜丝

④随着支路开关依次闭合，熔丝最终熔断说明电流通过导体产生的热量与电流强度有关

A．只有①② B．只有①③④ C．只有②③④ D．①②③④都正确

8．将一台“220V 100W”的电风扇、一个“220V 100W”的充电器、一把“220V 100W”的电烙铁分别接到220V的电源上，在相同的时间内，电流通过它们产生的热量最多的是（　　）

A．电烙铁 B．充电器 C．电风扇 D．一样多

二．填空题

9．如图所示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。甲图中的电阻丝通电一段时间后，右侧比左侧U形管中液面的高度差大，说明电流通过导体产生的热量跟　   　有关。乙图探究电流通过导体产生的热量跟　   　有关，通电一段时间，电流通过R1产生的热量与通过R3产生的热量之比为　   　。

10．如图所示装置是用来探究通电时间相同时，电流通过导体产生的热量跟　   　的关系。若通过甲容器内电阻的电流为1A，通电3min甲容器内电阻产生的热量为　   　J；若将乙容器外的电阻放入乙容器内，该装置可用来探究通电时间相同时，电流通过导体产生的热量跟　   　的关系。

11．22岁的中国青年科学家曹原证实了石墨烯在特定条件下的超导性能，这是一百多年来对物质超导零电阻特性的又一重大发现。若未来实现石墨烯超导输电，根据　   　定律推断输电线路可实现电能零耗损。

12．一只标有“6V 3W”的小灯泡，接在电源电压为12V的电路中，为使其正常发光，应　   　（选填“串”或“并”）联一个电阻（小灯泡灯丝电阻不变），该电阻通电20s产生的热量是　   　J。

13．在探究“影响电流热效应的因素”的实验中，要探究电流热效应与电流关系，应控制的变量是　   　。如图所示，R1＝5Ω，R2＝10Ω，电源电压3V，则通电10s电流通过R1、R2产生热量之比为　   　。

14．如图所示是探究电流通过导体产生热量与电阻关系的装置。通电前，两侧U形管中水面相平，深度均为8cm，则8cm深水柱产生的压强为　   　Pa．通电后，当电路中电流为0.8A时，通电时间50s，电阻R2产生的热量为　   　J。

15．家用电吹风的简化电路如图所示，主要技术参数如下表。则该电吹风正常工作吹热风时，电热丝的阻值是　   　Ω，正常工作吹热风5min电热丝产生的热量是　   　J。

16．一台标有“5V 2.5W”的带有USB接口的小电风扇，线圈电阻为1Ω，正常丁作1min，产生的热量是　   　Jo工作一段时间后的风扇叶片黏有不少灰尘，这属于　   　现象。

17．如图所示，电源电压恒为12V，定值电阻R1＝10Ω，R2＝15Ω，滑动变阻器R3的最大阻值为18Ω，则R1上每秒钟发热的最小值为　   　J，R3的电功率的最大值为　   　W。

18．图是某电水壶的铭牌，该电水壶正常工作1min产生　   　J的热量，如果这些热量84%被冷水吸收，能使2.0L的水温度升高上　   　℃。

19．如图，灯L标有“4V 2W”，R＝20Ω，闭合开关S时，灯L正常发光（灯丝的电阻不受温度影响），电流表示数为　   　A，通电1min电路中产生的热量为　   　J。

20．如图中表示一方框内有两段相同阻值的电热丝的热水器，每段电阻值都是24.2Ω热水器内盛有初温和质量一定的水，将A、C接到电压220V的电源上，通电22.4min能把水烧开。若将AC连接后再将A、B接到电压220V的电源上，则烧开同样的水需要　   　min。

21．小朋在探究“电流通过导体产生的热量跟哪些因素有关”的实验时，利用如图所示的甲、乙两套装置进行实验，其中“探究电流产生的热量与电阻大小是否有关”的实验装置是　   　（选填“甲”、“乙”）。实验中应控制的变量是通电时间和　   　。

三．实验探究题

22．如图所示，物理实验小组探究“电流通过导体产生热的多少与什么因素有关”的实验装置。两个透明容器中封闭着等量的空气，且都有一段电阻丝。将透明容器与U形管相连，接入电路。

（1）组装之前，U形管内注入适量红墨水，U形管　   　（选填“属于”或“不属于”）连通器。

（2）图甲是探究在通电时间相同和　   　相同的情况下，导体产生的热量与　   　大小是否有关的装置。

（3）实验中通过观察　   　的变化反映密闭空气温度的变化，在研究许多物理问题时都会用到这种方法，下列研究实例采用研究方法与此相同的是　   　。

 A．探究电流与电压、电阻的关系B．用铁屑显示磁体周围磁场分布 C．研究光的传播时，引入“光线”D．扩散现象表明分子在不停地做无规则运动

（4）由图乙所示，电流表的示数为　   　A，在这种情况下，右侧容器中定值电阻在10s内产生的热量是　   　J。

（5）某实验小组发现通电一段时间后，其中一个U形管中的液面高度几乎不变，发生此现象的原因可能是　   　。

23．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加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“）。

实验二：探究电流产生的热量与电流的关系

（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。实验发现：用电阻丝R1（或R2）加热的煤油，温度升高量△t1’（或△t2’）　   　2△t1（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　   　正比例关系。

（5）你认为做这个实验产生误差的主要原因是　   　。

24．在研究电流产生的热量与哪些因素有关的实验中：

（1）如图所示，两个密闭的透明容器中装有相等质量的空气，两个容器中的电阻丝R1、R2（R1＜R2）串联接到电源两端。电阻丝R1和R2串联的原因是保证　   　相同，U型管中液而高度的变化反映　   　。

（2）通电10s，观察到图中两侧U型管中液面高度的变化不同，这说明：电流产生的热量与　   　有关。

（3）在研究电流产生的热量与电流的关系时，将一个电阻与电阻丝R2并联，通电10s，左侧U型管中液面高度的变化比（2）中左侧U型管中液面高度变化　   　（选填“大”或“小”）。

25．如图是探究电流通过导体时产生热量的实验，甲、乙两套装置中各有两个相同的透明容器。其中密封着等量的空气和一段电阻丝（阻值在图中已标出），U形管中装有等量的液体，接通电源，观察现象。

（1）实验中通过观察　   　的变化来比较导体所产生热量的多少；这运用了　   　（填“转换法”或“等效替代法”）的物理思想；

（2）用甲装置进行实验时，通过控制通电时间和电路中的　   　不变，来研究导体产生热量与电阻的关系；

（3）在乙装置中，C、D透明容器中产生热量较多的是　   　容器。

26．如图是探究“电流通过导体时产生的热量与哪些因素有关”的实验装置。两个相同的透明容器中密封着等量的空气，将1、2和3、4导线分别接到电源两端。

（1）甲图所示的装置用来探究电流通过电阻丝产生的热量与　   　的关系，通电一段时间，　   　（选填“a”或“b”）容器中电流产生的热量较多；

（2）通过观察乙图中的实验现象，可知　 （选填“c”或“d”）容器中电阻丝的阻值大。

27．用图示装置探究“影响电热的因素”，A、B、C为三根相同的电阻丝。以A、B为研究对象，该实验探究的是在　   　不变时电热与　   　的关系；若将C也置于右侧容器中，这时B、C并联后可等效为一根电阻丝，那么，该装置还可探究在　   　不变时电热与　   　的关系。（填“电流”或“电阻”）

28．某科学小组对电流通过导体产生热的多少与哪些因素有关进行了研究。装置如图，2只烧瓶内装满煤油，瓶塞上各插1根玻璃管，瓶内各装1根阻值不同的电阻丝R甲和R乙。

猜想一：电热跟电流的大小有关，电流越大电热越多；

猜想二：电热跟导体的电阻大小有关，电阻越大电热越多。

为验证猜想一，设计以下方案：

①将电阻丝R甲和R乙串联在电路中，标出2根玻璃管内液面的位置，闭合开关记下电流表的读数I1，经过一段时间后标出2根玻璃管内液面的位置；

②当2根玻璃管中的液面降到原来的高度后，减小滑动变阻器的阻值，闭合开关记下电流表的读数I2，经过相同时间后标出2根玻璃管内液面的位置。

请回答下列问题：

（1）为使实验现象明显，经常会采用转换或放大的思想。为比较电热丝产生热量的多少，实验中体现这些思想的设计有　   　。（写出一条即可）。

（2）为验证猜想一，必须比较同一个烧瓶中前后两次实验玻璃管内液面上升的高度，原因是　   　。

（3）科学研究倡导有依据的猜想，请说出生活中支持猜想二的一个实例：　   　。

29．在验证焦耳定律（Q＝I2Rt）中电热与电阻的定性关系时，实验小组出现了如图三种电路连接情况（已知R甲＜R乙）。闭合开关，三种电路的电流表指针均发生了偏转，经过一段时间后观察并记录2根玻璃管内液面上升的高度△h，小组实验报告汇总如下表，请把表格空白处填写完整。

30．用如图1所示的装置探究“电流通过导体产生的热量与电流的关系”，相同烧瓶内装满了煤油。

（1）烧瓶中装入的煤油是　   　（选填“导体”或“绝缘体”）。

（2）请根据实物电路，在虚线框图2内画出对应的电路图。

（3）为达到实验目的，选用的两电阻丝R1与R2的阻值应　   　，通过R1的电流　   　通过R2的电流。

（4）通电一段时间后，乙烧瓶中玻璃管内液面上升的高度较大，说明　   　。

（5）小红用如图3示的装置，进一步探究“电流通过导体产生的热量与电流的关系”，经多次实验测量，收集实验数据，绘制了烧瓶中玻璃管内液面上升的高度h与电流的关系图象，根据焦耳定律可知，图4中能正确反映h﹣I关系的是　   　。

【拓展】用Q＝I2Rt可以算电流通过任何用电器产生的热量，能用Q＝UIt计算电流通过任何用电器产生的热量吗？请用实例说明原因　   　

31．如图，甲、乙两透明密闭容器中都有一段电阻丝，内有质量相等的空气，U形管中液面高度的变化可以反映密闭容器中空气温度的变化。

（1）为研究电流产生的热量与电阻的关系，将此装置两端接到电源，通电一段时间后，电流在　   　容器中产生的热量较多；

（2）若在原电路中再串联一个滑动变阻器，当通电相同的时间时，可以探究电流产生的热量与　   　的关系。

四．计算题

32．小亮家里的一款迷你电饭锅，电路图如图所示，额定电压为220V，电饭锅有加热和保温两档，“加热”时额定功率为550W，发热电阻R1和R2阻值不随温度变化，电阻R1在“保温”状态和“加热”状态时功率之比为1：400．求：

（1）正常“加热”状态，通过电饭锅的电流是多少？

（2）正常“加热”状态，通电10min产生的热量是多少？

（3）R2的阻值是多少？

33．有一台热水器，内部简化电路如图所示，R1和R2均为电热丝。R1＝88Ω，R2＝22Ω。

（1）如何控制S1和S2，使热水器处于高温挡；

（2）求低温挡正常工作5min电热丝产生的热量；

（3）求中温挡正常工作时热水器的功率。

34．如图所示的电路中，电源两端电压保持不变，电阻丝R1的阻值为10Ω．当开关S闭合后，电压表的示数为2V，电流表的示数为0.4A．求：

（1）通电10s电阻丝R1产生的热量；

（2）电源两端的电压。

35．如图是一电动机提升物体的示意图，电源电压为120伏。电动机将一个质量为50千克的物体1秒内匀速上提0.9米，电路中的电流为5安培，（g取10牛/千克）

（1）求该电动机工作1秒钟所产生的电热。

（2）求电动机线圈阻值。

（3）当该重物上升到一定高度时，电动机的转子突然被卡住，为什么这种情况

下电动机容易烧坏？

36．火锅是人们比较喜欢的一种饮食方式，如图为小明家使用的一款电火锅工作电路的原理图。它有高、中、低三个加热档位，旋钮开关可以分别置于“0和1“、“1和2”、“2和3”或“3和4”接线柱。正常工作时，低温档功率为高温档功率的，R1为242Ω，R2为60.5Ω．（忽略温度对电阻的影响）

（1）请指出开关置于什么接线柱时，火锅处于低温档？

（2）R3的阻值是多少欧姆？电火锅处于低温档正常工作时，在1分钟内产生的热量是多少焦耳？

（3）小明关闭家中的其他用电器，只让电火锅独立工作，用高温档加热汤液2分钟，电能表的表盘转了81转。请通过计算判断此时电火锅是否正常工作？[电能表的铭牌上标有3000r/（kW•h）]

37．如图甲所示，是一种电加热恒温箱的简化工作原理电路图。工作电路由电压U0＝220V的电源和阻值为R0＝88Ω的电热丝组成。控制电路是由电压U1＝7.5V的电源、开关、电磁继电器（线圈电阻不计）、电阻箱R1（可取值范围为0～120Ω）和热敏电阻Rt组成的，热敏电阻Rt的阻值随温度变化的关系如图乙所示。当控制电路的电流达到50mA时，衔铁才吸合，从而切断右边工作电路，停止加热。

（1）由乙图可知热敏电阻Rt的阻值随温度的升高而　   　。（选填“增大”、“不变”、“减小”）

（2）求工作电路中电热丝R0工作时的电流和工作5min产生的热量。

（3）如果恒温箱的温度设定为60℃，则电阻箱R应取多大阻值。

（4）该恒温箱可设定的最高温度是多少℃？

38．中国的神威太湖之光（SunwayTaihuLight）是全球首个理论性能达到10亿亿次的超级计算机，神威太湖之光计算机不仅是性能强大，且太湖之光已经全部使用国产CPU处理器，官方表示这是中国是继美国、日本之后全球第三个采用自主CPU建设千万亿超级计算机的国家。电脑的中央运算器简称CPU，是电脑的心脏，决定着电脑的运算速度，它由主板供电，运算速度可认为由电流大小决定，同时自己要发热，电脑爱好者喜欢“超频”来提高CPU运算速度，“超频”方法之一就是通过改变主板上“跳线”来提高CPU核心电压。

（1）如图所示为主板上一跳线装置，其中CPU正常工作时应短接“2、3”，某人超频需要改接这一跳线，则应短接哪两个接线柱？

（2）现有一CPU正常工作时电压为1.5V，电流为2mA，超频后电压提高到2V，若把CPU看作纯电阻，“超频”后CPU每分钟多产生多少热量？

（3）若R电阻为500Ω，（2）中CPU正常工作时电路消耗的总功率为多少？

39．下表为某电热水器的铭牌（其中一项内容已模糊不清），电热水器内部简化电路如图所示，R1和R2均为电热丝。

求：（1）电热丝Rl的阻值。

（2）热水器在低温档正常工作5分钟所产生的热量。

（3）热水器在高温挡正常工作时的额定电流（结果保留一位小数）。

五．综合能力题

40．小明知道电流通过导体产生的热量与电流、电阻和通电时间有关。为了探究“电流通过导体产生的热量与电阻的关系”，实验装置如图所示，三个相同的烧瓶内装有质量相等的煤油。温度计和电阻丝通过胶塞固定在烧瓶中。

（1）组装器材时，将三个烧瓶里的电阻丝串联在电路中，是为了　   　。

（2）用煤油做实验而没有用等质量的水做实验，是因为煤油的　   　比水小，吸收相同的热量，煤油的　   　变化明显。

（3）三个烧瓶中煤油的初温相同，电阻丝的阻值关系为R甲＜R乙＜R丙．闭合开关，通电一段时间后，发现三个烧瓶中温度计示数分别为t甲、t乙和t丙，且t甲＜t乙＜t丙．则可得出的探究结论是：　   　。

（4）为缩短实验时间，小明对原实验方案进行如下修改：实验装置不变，只是烧瓶里不装煤油，用电阻丝直接对烧瓶里的空气加热。写出一条该实验方案的不足之处。

答案与解析

一．选择题

1．下列选项中，利用电流的热效应工作的家用电器是（　　）

A．油烟机 B．电热毯 C．洗衣机 D．电风扇

【分析】电流流过用电器，用电器发热把电能转化为内能的现象是电流的热效应，分析各用电器工作时能量的转化情况，然后答题。

【解答】解：

A、油烟机工作时，主要把电能转化为机械能，不是利用电流热效应工作的，故A错误；

B、电热毯工作时，主要把电能转化为内能，是利用电流热效应工作的，故B正确；

C、洗衣机工作时，主要把电能转化为机械能，不是利用电流热效应工作的，故C错误；

D、电风扇工作时，主要把电能转化为机械能，不是利用电流热效应工作的，故D错误。

故选：B。

【点评】本题考查了电流热效应的应用，知道各用电器工作时能量的转化情况即可正确解题。

2．下列用电器主要利用电流热效应工作的是（　　）

A．电饭煲 B．电视机 

C．洗衣机 D．油烟机

【分析】电流的热效应：电流通过导体要发热，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。

【解答】解：

A、电饭煲工作时，将电能转化为内能，加热食物，是利用电流的热效应工作的，故A符合题意；

B、电视机工作时，主要是把电能转化为声能和光能，不是利用电流的热效应工作的，故B不符合题意；

CD、洗衣机和油烟机工作时，主要是把电能转化为机械能，不是利用电流的热效应工作的，故CD不符合题意。

故选：A。

【点评】本题主要考查学生对电流的热效应，以及电能和其它形式能的相互转化，利用热效应工作的电器特点是把电能主要转化成内能，是一道基础题。

3．把一个标有“10V3W”的小灯泡和定值电阻R串联后接在电压为12V的电源上（如图所示），小灯泡恰能正常工作。该电路工作10s定值电阻产生的热量是（　　）

A．60J B．36J C．30J D．6J

【分析】（1）灯泡正常发光时的电压和额定电压相等，根据P＝UI求出通过小灯泡的电流；

（2）根据串联电路的电压特点求出R两端的电压，根据Q＝W＝UIt求出该电路工作10s定值电阻产生的热量。

【解答】解：（1）由P＝UI可得，灯泡正常发光时的电流：

IL＝＝＝0.3A；

（2）因串联电路中总电压等于各分电压之和，且小灯泡正常发光，

所以，R两端的电压：

UR＝U﹣UL＝12V﹣10V＝2V，

因串联电路中各处的电流相等，该电路工作10s定值电阻产生的热量：

Q＝W＝URIt＝2V×0.3A×10s＝6J。

故选：D。

【点评】本题考查了串联电路的特点和欧姆定律、电功率公式、焦耳定律的应用，要注意灯泡正常发光时的电压和额定电压相等。

4．如图所示的用电器中，利用电流热效应工作的是（　　）

A．电风扇 B．电热水壶 

C．扬声器 D．滚筒洗衣机

【分析】电流的热效应就是把电能转化为内能，结合用电器的能量转化可做出判断。

【解答】解：

电风扇和滚筒洗衣机主要是把电能转化为机械能，扬声器主要将电能转化为声能，只有电水壶是把电能转化为内能，是利用电流的热效应，故B正确。

故选：B。

【点评】本题主要考查学生对电流的热效应，以及电能和其它形式能的相互转化，是一道基础题。

5．如图为探究“焦耳定律”的实验装置。两个透明容器中密封着等量的空气，U型管中液面高度的变化反映密闭空气温度的变化。将容器中的电阻丝R1、R2串联在电路中，且R1＜R2．下列说法正确的是（　　）

A．该实验装置用于探究“电压和通电时间一定时，电热与电阻的关系” 

B．闭合开关后，通过R1的电流大于R2的电流 

C．闭合开关后，甲管中液面上升比乙慢 

D．闭合开关后，要使电流增大，应将滑动变阻器滑片P向左移动

【分析】电阻丝产生的热量不易直接观察，可给等质量的气体加热，气体吸热越多，气体膨胀程度越大，U形管内的液面高度差越大，采用了转换法；

AB、由焦耳定律Q＝I2Rt可知，电流通过导体产生的热量与通过的电流、导体的电阻和通电时间有关，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；

C、由焦耳定律Q＝I2Rt结合转换法和串联电路电流的规律分析；

D、由欧姆定律分析。

【解答】解：A、图中两电阻串联，通过的电流和通电时间相等，而电阻不同，故可研究电流产生的热量与电阻的关系，AB错误；

C、根据Q＝I2Rt，因R1＜R2．故右边容器中电阻丝产生的热量多，由转换法，甲管中液面上升比乙慢，C正确；

D、闭合开关后，要使电流增大，由欧姆定律，要减小电路的电阻，故应将滑动变阻器滑片P向右移动，D错误。

故选：C。

【点评】本题探究探究焦耳定律，考查转换法和控制变量法的运用及串联电路的规律及焦耳定律、欧姆定律的运用。

6．如图所示，两个透明容器中密闭着等量的空气，A，B两U形管内的液面相平，电阻丝的电阻R1＝R2＝R3．小明用图示装置进行实验，探究电流通过导体时产生的热量Q跟什么因素有关，下列说法正确的是（　　）

A．此实验在探究电热Q与电阻R是否有关 

B．通过R1的电流和通过R2的电流大小相等 

C．电阻R1两端的电压和R2两端的电压相等 

D．通电后，A管的液面将会比B管的液面高

【分析】①电流产生的热量跟电流大小、电阻大小、通电时间有关，在通电时间和电阻相同时，是探究电流产生热量跟电流的关系；

②在串联电路中电流处处相等；在并联电路中干路电流等于支路电流之和；

③在串联电路中，用电器两端电压与其阻值成正比；在并联电路中各支路两端电压相等；

④通电时间相同、电阻相同，通过的电流不同，利用焦耳定律Q放＝I2Rt分析判断。

【解答】解：由题知，电阻丝的电阻R1＝R2＝R3；

A、装置中R2、R3并联后再与R1串联，通过R1的电流I1＝I2+I3，而I2＝I3，所以右边容器中通过R3的电流I3是左侧通过R1电流的一半，即是研究电流产生的热量与电流的关系，故A错误；

B、由图知，通过R1的电流I1＝I2+I3，而I2＝I3，所以通过电阻R1和R2的电流不相等，故B错误；

C、已知R1＝R2＝R3，所以R2、R3并联后的总电阻是R2＝R1，由于串联电路中，用电器两端电压与其阻值成正比，所以电阻R1两端的电压大于R2两端的电压，故C错误；

D、左右两容器中的电阻相同，而通过电阻R1的电流大于R2的电流，通电时间相同，由Q＝I2Rt可知，A容器中电阻R1产生的热量多，则A管的液面将会比B管的液面高，故D正确。

故选：D。

【点评】此题主要考查的是学生对“电流通过导体产生的热量与电阻的关系”实验的理解和掌握，注意控制变量法和转换法的运用，同时考查了学生对焦耳定律变形公式的理解和应用。

7．如图所示，在接线柱间接入熔丝和铜丝，熔丝电阻大于铜丝。接通电源，闭合开关S，依次闭合各小灯泡支路的开关，可以看到电流表的示数逐渐增大；再闭合电炉丝支路的开关时，会发现熔丝被熔断。下列说法正确的是（　　）

①实验说明电路超负荷运行会引起安全事故

②实验中通过熔丝的电流大于铜丝

③通电相同的时间，熔丝所产生的热量多于铜丝

④随着支路开关依次闭合，熔丝最终熔断说明电流通过导体产生的热量与电流强度有关

A．只有①② B．只有①③④ C．只有②③④ D．①②③④都正确

【分析】（1）电路长时间超负荷运行可能造成短路，甚至引发火灾；

（2）并联电路中，干路电流等于各支路电流之和；串联电路电流处处相等；

（3）铜丝的电阻率小，根据焦耳定律Q＝I2Rt，可知其产生的热量少。

【解答】解：①由图知，小灯泡和电炉丝是并联的，并联电路干路电流等于各支路电流之和，所以同时工作的用电器越多，干路电流越大，干路导线产生的热量越多，达到一定程度，会引起熔丝熔断，甚至引发安全事故。故①正确；

②串联电路电流处处相等，熔丝和铜丝是串联在干路中的，所以通过熔丝的电流等于通过铜丝的电流。故②错误；

③已知熔丝电阻大于铜丝，通过的电流相同，由焦耳定律Q＝I2Rt知，在相同时间，熔丝产生的热量多。故③正确；

④并联电路中，干路电流等于各支路电流之和，随着支路开关依次闭合，干路电流逐渐增大，熔丝最终熔断，说明电流通过导体产生的热量与电流强度有关。故④正确。

故选：B。

【点评】此题考查了串并联电路特点及焦耳定律的应用，通过解答此题，我们要认识到电流超负荷运行的危害，在日常生活中做到科学用电，安全用电。

8．将一台“220V 100W”的电风扇、一个“220V 100W”的充电器、一把“220V 100W”的电烙铁分别接到220V的电源上，在相同的时间内，电流通过它们产生的热量最多的是（　　）

A．电烙铁 B．充电器 C．电风扇 D．一样多

【分析】解答本题要注意区分电热和电功，明白对于不同的电器二者的关系。

【解答】解：3个用电器虽然功率一样，但是电风扇主要把电能转化为机械能，发热量较小，充电器将电能转化为化学能在电池里储存起来，发热量很小，只有电烙铁是利用电热，电能全部变成内能。

故选：A。

【点评】本题考查家用电器的作用，在生活中要注意积累，并体会电功和电热的区别。

二．填空题

9．如图所示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。甲图中的电阻丝通电一段时间后，右侧比左侧U形管中液面的高度差大，说明电流通过导体产生的热量跟　电阻　有关。乙图探究电流通过导体产生的热量跟　电流　有关，通电一段时间，电流通过R1产生的热量与通过R3产生的热量之比为　4：1　。

【分析】（1）电流产生的热量跟电流大小、电阻大小、通电时间有关；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；探究电流产生热量跟电流关系时，控制通电时间和电阻不变。

（2）已知图乙中两电阻的关系和通电时间关系，根据串并联电路的电流特点判断电流关系，根据焦耳定律进行计算两电阻产生的热量之比。

【解答】解：由图甲知，两电阻串联，通过的电流相同，定值电阻的阻值不同，已知通电时间相同，所以探究的是电流产生热量与电阻大小的关系；

由图乙知，两盒内电阻大小相等，R1在干路，R2在支路，所以流过R1的电流大于流过R2的电流，探究的是电流产生热量的多少与电流大小有关；

由图乙知，左侧电流I左等于右侧电阻丝与容器外电阻的电流之和，即I左＝2I右；

两电阻大小相等，通电时间相同，由Q＝I2Rt得，电流通过R1产生的热量与通过R3产生的热量之比为：

＝＝（）2＝4：1。

故答案为：电阻；电流；4：1。

【点评】本题考查了电流产生热量的影响因素及焦耳定律的应用，属于中考常见题型，要熟练掌握。

10．如图所示装置是用来探究通电时间相同时，电流通过导体产生的热量跟　电流　的关系。若通过甲容器内电阻的电流为1A，通电3min甲容器内电阻产生的热量为　900　J；若将乙容器外的电阻放入乙容器内，该装置可用来探究通电时间相同时，电流通过导体产生的热量跟　电阻　的关系。

【分析】（1）电流通过导体产生热量的多少与电流大小、电阻和通电时间都有关系。研究某一物理量对热量的影响时，需要控制另外两个物理量；

（2）已知电阻阻值、通过的电流和通电时间，利用焦耳定律求产生的热量。

【解答】解：

由图知，两电阻串联，通过的电流相同，定值电阻的阻值不同，已知通电时间相同，所以探究的是电流产生热量与电阻大小的关系；

通电3min，电流通过甲电阻产生的热量：

Q2＝I2R2t＝（1A）2×5Ω×3×60s＝900J；

右侧电阻丝与容器外电阻并联后再与左侧电阻丝串联，左电流大小等于右侧电阻丝与容器外电阻的电流之和，如将容器外的电阻也放入右侧容器中，由于电流相等，实验装置探究电流产生热量与电阻的关系。

故答案为：电流；900；电阻。

【点评】本题考查了电流产生热量的影响因素及焦耳定律的应用，属于中考常见题型，要熟练掌握。

11．22岁的中国青年科学家曹原证实了石墨烯在特定条件下的超导性能，这是一百多年来对物质超导零电阻特性的又一重大发现。若未来实现石墨烯超导输电，根据　焦耳　定律推断输电线路可实现电能零耗损。

【分析】超导体的电阻为零，根据Q＝I2Rt知，产生的热量为零，所以电能无法转化为内能，也就避免了内能的损耗，适合做输电线路。

【解答】解：当导体的温度降至某一低温时，它的电阻突然变为零，这种特性称超导性。由于超导体的电阻为零，根据Q＝I2Rt知，产生的热量为零，所以在用超导体进行远距离输电时不会消耗电能产生热量，减少了在输电过程中的能量损耗，大大节约了能源。

故答案为：焦耳。

【点评】本题考查了超导体的特点及应用，体现了物理服务于社会的课标理念。解答本题的关键是超导体是零电阻，不会产生热量的损耗。

12．一只标有“6V 3W”的小灯泡，接在电源电压为12V的电路中，为使其正常发光，应　串　（选填“串”或“并”）联一个电阻（小灯泡灯丝电阻不变），该电阻通电20s产生的热量是　60　J。

【分析】灯泡正常发光时的电压和额定电压相等，根据串联电路的电压特点求出电阻两端的电压，根据串联电路的电流特点和P＝UI求出电路中的电流，利用欧姆定律求出串联电阻的阻值，利用Q＝I2Rt求出通电20s内整个电路电流所做的功。

【解答】解：由题知，电源电压大于灯泡的额定电压，

所以，为使该灯泡正常发光，应串联一个电阻分压，

由串联电路的电压特点可得，

灯泡正常发光时串联电阻R两端电压：UR＝U﹣UL＝12V﹣6V＝6V，

因串联电路中各处的电流相等，

所以，由P＝UI可得，电路中的电流：

I＝IL＝＝＝0.5A，

由I＝可得，串联电阻的阻值：

R＝＝＝12Ω；

该电阻通电20s所产生的热量：

Q＝I2Rt＝（0.5A）2×12Ω×20s＝60J。

故答案为：串；60。

【点评】本题考查了串联电路的特点和欧姆定律、电功率公式、热量公式的应用，关键是知道灯泡正常发光时的电压和额定电压相等。

13．在探究“影响电流热效应的因素”的实验中，要探究电流热效应与电流关系，应控制的变量是　电阻和通电时间　。如图所示，R1＝5Ω，R2＝10Ω，电源电压3V，则通电10s电流通过R1、R2产生热量之比为　1：2　。

【分析】①电流产生的热量与电流、电阻和通电时间都有关系，要研究电流热效应与电流关系，要保持电阻和通电时间相同；

②由图知，两只电阻串联，通过的电流和通电时间都相同，已知电阻阻值，利用Q＝I2Rt比较产生热量关系。

【解答】解：由公式Q＝I2Rt知，要探究电流热效应与电流的关系，需要控制的条件是电阻和通电时间，改变的是电流大小；

由图知，R1、R2串联，所以I1＝I2，t1＝t2，

由公式Q＝I2Rt知通电10s电流通过R1、R2产生热量之比：

＝＝＝＝。

故答案为：电阻和通电时间；1：2。

【点评】此题考查了焦耳定律的应用，注意探究过程中控制变量法和转换法的应用。

14．如图所示是探究电流通过导体产生热量与电阻关系的装置。通电前，两侧U形管中水面相平，深度均为8cm，则8cm深水柱产生的压强为　800　Pa．通电后，当电路中电流为0.8A时，通电时间50s，电阻R2产生的热量为　320　J。

【分析】根据p＝ρgh求出水柱产生的压强；根据Q＝I2Rt求出电流通过R2产生的热量。

【解答】解：

由题知，水的深h＝8cm＝0.08cm，

所以产生的压强：p＝ρgh＝1.0×103kg/m3×10N/kg×0.08m＝800Pa；

由图知，两电阻丝串联，所以通过R2的电流为0.8A，R2＝10Ω，通电时间t＝50s，R2产生的热量：

Q2＝I2R2t＝（0.8A）2×10Ω×50s＝320J。

故答案为：800；320。

【点评】本题考查了液体的压强的计算和焦耳定律公式的应用，属于一道基础题。

15．家用电吹风的简化电路如图所示，主要技术参数如下表。则该电吹风正常工作吹热风时，电热丝的阻值是　55　Ω，正常工作吹热风5min电热丝产生的热量是　2.64×105　J。

【分析】（1）由表格数据可知，电吹风吹冷风时的功率即电动机的功率，电吹风正常工作且吹热风时，电动机和电热丝并联，电路的总功率减去电动机的功率即为电热丝的功率，根据并联电路的电压特点和P＝求出电热丝的电阻；

（2）根据Q＝W＝Pt求出电吹风正常工作且吹热风5分钟电流通过电热丝产生的热量。

【解答】解：

（1）由表格数据可知，电吹风吹冷风时的功率，即电动机的功率为120W，

由图知，电吹风正常工作且吹热风时，电动机和电热丝并联，

因电路的总功率等于各用电器功率之和，所以电热丝的功率：

P电热丝＝P热﹣PM＝1000W﹣120W＝880W，

并联电路中各支路两端的电压相等，由P＝可得电热丝的电阻：

R电热丝＝＝＝55Ω；

（2）电吹风正常工作且吹热风时，5分钟内电流通过电热丝产生的热量：

Q＝W＝PRt＝880W×5×60s＝2.64×105J。

故答案为：55；2.64×105。

【点评】本题考查了电功率公式、电热公式的灵活应用，从表格中获取有用的信息是关键。

16．一台标有“5V 2.5W”的带有USB接口的小电风扇，线圈电阻为1Ω，正常丁作1min，产生的热量是　15　Jo工作一段时间后的风扇叶片黏有不少灰尘，这属于　静电（摩擦起电）　现象。

【分析】（1）根据P＝UI和Q＝I2Rt求出线圈产生的热量；

（2）通过摩擦可以使物体带电，带电的物体能够吸引轻小物体。

【解答】解：工作时间t＝1min＝60s，

由P＝UI得，线圈中的电流：

I＝＝＝0.5A，

则线圈产生的热量：

Q＝I2Rt＝（0.5A）2×1Ω×60s＝15J。

风扇的叶片在转动过程中与空气摩擦带上了电荷，可以吸引轻小物体，所以灰尘会附着在扇叶上，这属于静电（摩擦起电）现象。

故答案为：15；静电（摩擦起电）。

【点评】本题考查了电功率公式、焦耳定律及静电现象等知识，注意电动机不是纯电阻电路，切记不能应用欧姆定律计算电流，产生的热量小于消耗的电能，即Q＜W。

17．如图所示，电源电压恒为12V，定值电阻R1＝10Ω，R2＝15Ω，滑动变阻器R3的最大阻值为18Ω，则R1上每秒钟发热的最小值为　0.9　J，R3的电功率的最大值为　6　W。

【分析】（1）由图知，R1与R2并联后与变阻器串联，当变阻器连入阻值最大时，R1上每秒钟发热最少，由电路特点和欧姆定律计算此时R1的电压，从而计算其每秒钟发热的最小值；

（2）根据电阻的串联和欧姆定律表示出电路中的电路中的电流，根据P＝I2R表示出滑动变阻器消耗的电功率，根据数据知识判断滑动变阻器消耗功率最大时R2的阻值，进一步求出滑动变阻器消耗的最大功率。

【解答】解：

（1）由图知，R1与R2并联后与变阻器R3串联，根据串联电路的分压原理知，当变阻器连入阻值最大时，并联部分两电阻分得电压最小，此时R1上每秒钟发热最少，

并联部分的总电阻：R＝＝＝6Ω，

由串联电路特点和欧姆定律有：＝，

则：＝＝＝，

又因为：U并+U滑＝U＝12V，

所以U1＝U并＝U＝×12V＝3V，

则R1上每秒钟发热的最小值：Q1最小＝W1最小＝t＝＝0.9J；

（2）由串联电路特点和欧姆定律可得，电路中的电流：I＝，

滑动变阻器消耗的电功率：P3＝I2R3＝（）2R3＝•R3，

所以，当R3＝R并＝6Ω时，滑动变阻器消耗的电功率最大，最大为：

P3最大＝•R3＝＝＝6W。

故答案为：0.9；6。

【点评】本题考查了串并联电路的特点和欧姆定律、电功率公式的灵活运用，关键是会数学变形判断出滑动变阻器消耗功率最大时接入电路中的电阻。

18．图是某电水壶的铭牌，该电水壶正常工作1min产生　9×104　J的热量，如果这些热量84%被冷水吸收，能使2.0L的水温度升高上　9　℃。

【分析】由电水壶的铭牌可知其额定功率，由Q＝W＝Pt计算正常工作1min产生的热量；

由密度公式先计算2.0L水的质量，再根据Q吸＝cm△t＝84%Q计算水温升高的多少。

【解答】解：

（1）由图知，电水壶的额定功率为1500W，所以正常工作1分钟产生的热量：

Q＝W＝Pt＝1500W×60s＝9×104J；

（2）由ρ＝可得水的质量：

m＝ρV＝1.0×103kg/m3×2.0×10﹣3m3＝2kg，

这些热量84%被冷水吸收，即Q吸＝84%Q放，

由Q＝cm△t得水升高的温度：

△t＝＝＝9℃。

故答案为：9×104；9。

【点评】此题主要考查的是学生对电热、密度以及热量计算公式的理解和掌握，难度不大。

19．如图，灯L标有“4V 2W”，R＝20Ω，闭合开关S时，灯L正常发光（灯丝的电阻不受温度影响），电流表示数为　0.7　A，通电1min电路中产生的热量为　168　J。

【分析】由图知R与L并联，电流表测干路电流，由灯泡正常发光可知电源电压，由P＝UI可得灯泡电流，由并联电路特点和欧姆定律可得R的电流，从而得到干路电流；由Q＝W＝UIt可得通电一分钟电路产生热量。

【解答】解：

由图知R与L并联，电流表测干路电流，灯L正常发光，

所以U＝UR＝UL＝4V，

由P＝UI可得通过灯泡的电流：IL＝＝＝0.5A，

由欧姆定律可得通过R的电流：IR＝＝＝0.2A，

由并联电路的电流特点可得电流表示数：I＝IL+IR＝0.5A+0.2A＝0.7A；

通电1min电路中产生的热量：Q＝W＝UIt＝4V×0.7A×60s＝168J。

故答案为：0.7；168。

【点评】本题考查了并联电路特点、欧姆定律以及电热计算公式的应用，关键知道灯泡正常发光时的电压等于其额定电压。

20．如图中表示一方框内有两段相同阻值的电热丝的热水器，每段电阻值都是24.2Ω热水器内盛有初温和质量一定的水，将A、C接到电压220V的电源上，通电22.4min能把水烧开。若将AC连接后再将A、B接到电压220V的电源上，则烧开同样的水需要　5.6　min。

【分析】将AC连接后再将A、B接到电压220V的电源上，求出此时电阻；烧开同一壶水所需的热量相同，电源电压相同，根据Q＝W＝t得出加热时间的大小关系，进而得出烧开同样的水需要的时间。

【解答】解：电源电压U不变，烧开同样一壶水，水所吸收的热量Q不变，将两根电热丝串联接在电源上，此时电路中的总电阻为24.2Ω×2＝48.4Ω；22.4min可将饮水器中的水加热至沸腾；

将AC连接后再将A、B接到电压220V的电源上，此时电路中的总电阻为24.2Ω×＝12.1Ω，此时的总电阻为串联时的四分之一；根据根据Q＝W＝t可知在电压和热量不变的情况下，电阻变为原来的四分之一，时间也会变为原来的四分之一，即24.2min×＝5.6min。

故答案为：5.6。

【点评】本题考查了焦耳定律和电阻的串并联特点，涉及的知识点难度不大，关键是计算过程中各量之间的关系不要颠倒，对学生的运算能力要求较高。

21．小朋在探究“电流通过导体产生的热量跟哪些因素有关”的实验时，利用如图所示的甲、乙两套装置进行实验，其中“探究电流产生的热量与电阻大小是否有关”的实验装置是　甲　（选填“甲”、“乙”）。实验中应控制的变量是通电时间和　电流　。

【分析】要探究电流产生的热量与电阻的关系，应控制通电时间和通电电流大小相同，据此选择实验装置。

【解答】解：“探究电流产生的热量与电阻大小是否有关”应控制通电时间和通电电流大小相同；

从实验装置图中可以看出，甲串联通电时间和通电电流大小相同，电阻大小不同，因此要探究电流产生的热量与电阻的关系，应选择装置甲装置。

故答案为：甲；电流。

【点评】本题探究热量与电流及电阻的关系，掌握控制变量法的应用和串并联电路的特点。

三．实验探究题

22．如图所示，物理实验小组探究“电流通过导体产生热的多少与什么因素有关”的实验装置。两个透明容器中封闭着等量的空气，且都有一段电阻丝。将透明容器与U形管相连，接入电路。

（1）组装之前，U形管内注入适量红墨水，U形管　属于　（选填“属于”或“不属于”）连通器。

（2）图甲是探究在通电时间相同和　电流　相同的情况下，导体产生的热量与　电阻　大小是否有关的装置。

（3）实验中通过观察　U形管液面高度差　的变化反映密闭空气温度的变化，在研究许多物理问题时都会用到这种方法，下列研究实例采用研究方法与此相同的是　BD　。

 A．探究电流与电压、电阻的关系B．用铁屑显示磁体周围磁场分布 C．研究光的传播时，引入“光线”D．扩散现象表明分子在不停地做无规则运动

（4）由图乙所示，电流表的示数为　2　A，在这种情况下，右侧容器中定值电阻在10s内产生的热量是　200　J。

（5）某实验小组发现通电一段时间后，其中一个U形管中的液面高度几乎不变，发生此现象的原因可能是　透明容器密闭性不好　。

【分析】（1）上端开口，下端相连通的容器叫连通器；

（2）在串联电路中电流处处相等，根据电路连接特点确定探究的问题；

（3）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，这种研究方法叫转换法；

（4）读取电流表示数时，首先要明确电流表选择的量程和对应的分度值，视线与指针所对刻线相垂直；已知电流、电阻和通电时间，利用Q＝I2Rt计算产生的热量；

（5）可从漏气、橡胶管没有扎住等方面进行分析。

【解答】解：（1）由图知，U形管内注入适量红墨水，上端开口，下端相连通，所以属于连通器；

（2）由图知，阻值不同的电热丝串联在两个密闭容器中，通过的电流和通电时间都相同，所以探究的是电流产生热量与电阻的关系；

（3）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。采用的是转换法；

A、探究电流与电压、电阻的关系，采用的是控制变量法；

B、用铁屑显示磁体周围磁场分布，采用的是转换法；

C、研究光的传播时，引入“光线”，采用的是模型法；

D、扩散现象表明分子在不停地做无规则运动，采用的是转换法。故选BD；

（4）由图知，电流表选择的是～3A量程，对应的分度值是0.1A，电流表示数为2A；

右侧容器中定值电阻在10s内产生的热量是Q＝I2Rt＝（2A）2×5Ω×10s＝200J；

（5）由Q＝I2Rt可知，电阻丝R1和R2在相同时间内产生的热量不同，则U形玻璃管中应该出现液面高度差；而其中一个U形玻璃管中液面高度几乎不变，说明与此相连的空气盒有可能漏气，也可能是对应的容器内的电热丝短路。

故答案为：（1）属于；

（2）电流；电阻；

（3）U形管液面高度差；BD；

（4）2；200；

（5）透明容器密闭性不好（透明容器漏气、对应电阻丝短路）。

【点评】此题主要考查的是学生对“电流通过导体产生热的多少与什么因素有关”实验的理解和掌握，注意控制变量法和转换法的运用，同时考查了学生对焦耳定律的理解和应用，综合性较强。

23．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　电流相等　；电阻丝放出热量的多少，通过　温度计的示数变化　来进行判断；

（3）闭合开关，经过一定时间，用电阻丝R1加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　大于　△t2（选填“大于”，“等于”或“小于“）。

实验二：探究电流产生的热量与电流的关系

（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。实验发现：用电阻丝R1（或R2）加热的煤油，温度升高量△t1’（或△t2’）　大于　2△t1（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　不成　正比例关系。

（5）你认为做这个实验产生误差的主要原因是　两瓶中煤油的质量是否相等或两温度计的准确性是否一致　。

【分析】（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；

（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△t＝比较煤油升高的温度确定产生的热量，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△t＝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△t＝分析；

（5）从温度计测量的准确性进行考虑。

【解答】解：（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，如下图所示：

（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△t＝可知△t1大于△t2；

实验二：探究电流产生的热量与电流的关系

（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△t＝可知，用电阻丝R1（或R2）加热的煤油，温度升高量△t1’（或△t2’） 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：两温度计的准确性是否一致。

故答案为：（1）如上图所示；（2）电流相等；温度计的示数变化；（3）大于；（4）大于；不成；（5）两温度计的准确性是否一致。

【点评】本题探究电流产生的热量与哪些因素有关，考查转换法和控制变量法的运用、串联电路的规律的焦耳定律的运用及△t＝的运用和误差分析。

24．在研究电流产生的热量与哪些因素有关的实验中：

（1）如图所示，两个密闭的透明容器中装有相等质量的空气，两个容器中的电阻丝R1、R2（R1＜R2）串联接到电源两端。电阻丝R1和R2串联的原因是保证　电流　相同，U型管中液而高度的变化反映　电阻丝产生的热量的多少　。

（2）通电10s，观察到图中两侧U型管中液面高度的变化不同，这说明：电流产生的热量与　电阻　有关。

（3）在研究电流产生的热量与电流的关系时，将一个电阻与电阻丝R2并联，通电10s，左侧U型管中液面高度的变化比（2）中左侧U型管中液面高度变化　大　（选填“大”或“小”）。

【分析】（1）（2）电流产生的热量跟电流大小、电阻大小、通电时间有关，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；电流通过导体产生热量的多少不能直接观察，但气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；

（3）电流产生的热量跟电流大小、电阻大小、通电时间有关，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；

【解答】解：

（1）如图所示，两个密闭的透明容器中装有相等质量的空气，两个容器中的电阻丝R1、R2（R1＜R2）串联接到电源两端。电阻丝R1和R2串联的原因是保证电流相同，U型管中液而高度的变化反映电阻丝产生的热量的多少；

（2）由题可知，两阻值不同的电阻丝串联，通过电阻丝的电流与通电时间相等而电阻的阻值不同，观察到图中两侧U型管中液面高度的变化不同，说明产生热量的多少不同，所以此装置可以探究：电流产生的热量与电阻的关系；

（3）将一个电阻与电阻丝R2并联，总电阻减小，由欧姆定律可知干路的总电流增大了，则通过R1的电流也增大了，相同时间内电流通过R1产生的热量变多，所以左侧U型管中液面高度变化变大。

故答案为：（1）电流；电阻丝产生的热量的多少；（2）电阻；（3）大。

【点评】本题考查了学生对焦耳定律的认识，注重了探究实验的考查，同时在该实验中利用了控制变量法和转换法，是中考物理常见题型。

25．如图是探究电流通过导体时产生热量的实验，甲、乙两套装置中各有两个相同的透明容器。其中密封着等量的空气和一段电阻丝（阻值在图中已标出），U形管中装有等量的液体，接通电源，观察现象。

（1）实验中通过观察　液面高度差　的变化来比较导体所产生热量的多少；这运用了　转换法　（填“转换法”或“等效替代法”）的物理思想；

（2）用甲装置进行实验时，通过控制通电时间和电路中的　电流　不变，来研究导体产生热量与电阻的关系；

（3）在乙装置中，C、D透明容器中产生热量较多的是　C　容器。

【分析】（1）电流通过导体产生热量的多少不能直接观察，但热量的变化可以通过气体体积的变化来反映，这种研究方法叫转换法；

（2）（3）电流产生的热量跟电流大小、电阻大小、通电时间有关，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；探究电流产生热量跟电流关系时，控制通电时间和电压不变，因此需要电阻并联。

【解答】解：（1）电流通过导体产生热量的多少不能直接观察，但电阻丝对容器中的空气加热时，空气温度升高体积膨胀，引起U型管中液柱高度的变化，所以通过液面高度差的变化来反映电阻丝产生热量的多少，这种研究方法叫转换法；

（2）如图甲，两个电阻串联在电路中，电流相同，通电时间相同，电阻不同，运用控制变量法，探究电流产生热量跟电阻的关系；

（3）图乙装置中两个5Ω的电阻并联后再与一个5Ω的电阻串联，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＝I内+I外，所以，I左＞I内，容器内的电阻值都是5Ω，通电一段时间，由Q＝I2Rt知，C容器中电流产生的热量多。

故答案为：（1）液面高度差；转换法；（2）电流；（3）C。

【点评】本题考查了学生对焦耳定律的认识，注重了探究实验的考查，同时在该实验中利用了控制变量法和转换法，是中考物理常见题型。

26．如图是探究“电流通过导体时产生的热量与哪些因素有关”的实验装置。两个相同的透明容器中密封着等量的空气，将1、2和3、4导线分别接到电源两端。

（1）甲图所示的装置用来探究电流通过电阻丝产生的热量与　电流　的关系，通电一段时间，　a　（选填“a”或“b”）容器中电流产生的热量较多；

（2）通过观察乙图中的实验现象，可知　d　（选填“c”或“d”）容器中电阻丝的阻值大。

【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）探究电流产生热量跟电流关系时，控制电阻和通电时间相同；

（2）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。

【解答】解：（1）图甲装置中一个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左＝I内+I外，所以，I左＞I内，烧瓶内的电阻值都是5Ω，阻值相等，通电时间相等，电流不同，通电一段时间，由Q＝I2Rt知，a容器中电流产生的热量多；

（2）乙图中，右侧U型管中液柱上升幅度更大。根据串联电路的电流特点可知，电流和通电时间相等，根据Q＝I2Rt可知，通电一段时间后，装置d容器内电阻大，产生的热量多。

故答案为：（1）电流；a；（2）d。

【点评】此题考查了电流产生热量影响因素的探究过程，注意控制变量法和转换法在实验中的应用。

27．用图示装置探究“影响电热的因素”，A、B、C为三根相同的电阻丝。以A、B为研究对象，该实验探究的是在　电阻　不变时电热与　电流　的关系；若将C也置于右侧容器中，这时B、C并联后可等效为一根电阻丝，那么，该装置还可探究在　电流　不变时电热与　电阻　的关系。（填“电流”或“电阻”）

【分析】电流通过导体产生的热量与电流大小、导体电阻和通电时间都有关系，研究某一物理量对电流产生热量的影响时，需要运用控制变量法。

【解答】解：

（1）由图知，电阻丝B、C并联后与A串联，根据并联电路的电流特点可知，通过A的电流与通过B、C的电流之和相同，所以通过A的电流大于通过B的电流，已知容器内A、B的电阻相同，在通电时间相同时，该实验探究的是电流产生热量与电流大小的关系；

（2）若将C也置于右侧容器中，这时B、C并联后可等效为一根电阻丝（等效电阻为5Ω），其等效电阻是A电阻丝的一半，此时通过A的电流与通过右侧“一根”电阻丝的电流相同，所以探究的是：电流相同时，相同时间内电流产生热量与电阻大小的关系。

故答案为：电阻；电流；电流；电阻。

【点评】此题考查了探究“影响电热的因素”的实验过程，属于基本技能的考查，在探究过程中注意控制变量法和转换法的应用。

28．某科学小组对电流通过导体产生热的多少与哪些因素有关进行了研究。装置如图，2只烧瓶内装满煤油，瓶塞上各插1根玻璃管，瓶内各装1根阻值不同的电阻丝R甲和R乙。

猜想一：电热跟电流的大小有关，电流越大电热越多；

猜想二：电热跟导体的电阻大小有关，电阻越大电热越多。

为验证猜想一，设计以下方案：

①将电阻丝R甲和R乙串联在电路中，标出2根玻璃管内液面的位置，闭合开关记下电流表的读数I1，经过一段时间后标出2根玻璃管内液面的位置；

②当2根玻璃管中的液面降到原来的高度后，减小滑动变阻器的阻值，闭合开关记下电流表的读数I2，经过相同时间后标出2根玻璃管内液面的位置。

请回答下列问题：

（1）为使实验现象明显，经常会采用转换或放大的思想。为比较电热丝产生热量的多少，实验中体现这些思想的设计有　利用玻璃管中液柱的高度变化反映电流产生热量的多少　。（写出一条即可）。

（2）为验证猜想一，必须比较同一个烧瓶中前后两次实验玻璃管内液面上升的高度，原因是　保持电阻一定　。

（3）科学研究倡导有依据的猜想，请说出生活中支持猜想二的一个实例：　电炉丝热得发红，与它串联的导线却不怎么热　。

【分析】（1）煤油具有热胀冷缩的性质，温度升高体积膨胀，温度降低体积收缩；

（2）要研究电流产生热量与电流的关系，需要保持电阻和通电时间一定；

（3）由焦耳定律Q＝I2Rt知，在电流和通电时间相同时，电流产生的热量与电阻成正比。

【解答】解：

（1）电流产生的热量不能直接观察，但煤油受热温度升高，同时体积膨胀，所以通过细玻璃管中液柱的高度变化，可以间接判断电流产生热量的多少，运用的是转换法；

（2）猜想一是电流产生热量与电流大小有关，要验证这一猜想是否正确，需要保持电阻不变，改变电流大小，所以必须比较同一个烧瓶中前后两次实验玻璃管内液面上升的高度；

（3）猜想二是电流产生热量与电阻有关，并且电阻越大，电流产生热量越多；生活中我们注意到：电炉丝热得发红，与它串联的导线不是特别热；原因是电炉丝的电阻远远大于与它串联的导线的电阻，而通过的电流和通电时间相同，电炉丝热得发红，说明电流通过电炉丝产生的热量非常多；导线却不怎么热，说明电流通过导线产生的热量非常少。

故答案为：（1）利用玻璃管中液柱的高度变化反映电流产生热量的多少；

（2）保持电阻一定；

（3）电炉丝热得发红，与它串联的导线却不怎么热。

【点评】此题考查了电流通过导体产生热的多少与哪些因素有关，实验过程运用的是控制变量法和转换法；同时考查了实验结论的应用，体现了物理规律与日常生活的密切联系。

29．在验证焦耳定律（Q＝I2Rt）中电热与电阻的定性关系时，实验小组出现了如图三种电路连接情况（已知R甲＜R乙）。闭合开关，三种电路的电流表指针均发生了偏转，经过一段时间后观察并记录2根玻璃管内液面上升的高度△h，小组实验报告汇总如下表，请把表格空白处填写完整。

【分析】（1）电流通过导体产生的热量的多少是通过被加热液体体积或温度的变化反映出来的，所以电热丝必须对烧瓶中的液体加热；

（2）电阻串联，通过的电流相同，在通电时间相同时，电流产生的热量与电阻有关；

（3）并联电路电流与电阻成反比。

【解答】解：（1）A图中，电流通过电热丝产生热量的多少是通过烧瓶中液体体积的变化反映的，电热丝没有接入电路，无法产生热量，所以两根玻璃管中的液柱都没有变化，更无法验证电热与电阻的关系；

（2）B图中，两根电热丝串联接入电路，通过的电流和通电时间相同，已知R甲＜R乙，液面都上升，且△h甲＜△h乙，说明电阻越大，产生的热量越多。能够验证电热与电阻的定性关系；

（3）C图中，两根电热丝并联接入电路，电阻不同，同时电流也不同，所以不能正确研究电流产生热量与电阻的关系。

故答案为：

（1）两实验电阻没有接入电路，无现象，无法验证焦耳定律中Q与R的定性关系；

（2）越多；

（3）＞；（4）两实验电阻并联，电流不同，实验现象无法验证焦耳定律中Q与R的定性关系。

【点评】此题考查了验证焦耳定律的实验方案的比较，通过分析题目我们要知道，正确运用控制变量法和转换法是保证实验成功的关键。

30．用如图1所示的装置探究“电流通过导体产生的热量与电流的关系”，相同烧瓶内装满了煤油。

（1）烧瓶中装入的煤油是　绝缘体　（选填“导体”或“绝缘体”）。

（2）请根据实物电路，在虚线框图2内画出对应的电路图。

（3）为达到实验目的，选用的两电阻丝R1与R2的阻值应　相等　，通过R1的电流　小于　通过R2的电流。

（4）通电一段时间后，乙烧瓶中玻璃管内液面上升的高度较大，说明　在电阻和通电时间相等时，电流越大产生的热量越多　。

（5）小红用如图3示的装置，进一步探究“电流通过导体产生的热量与电流的关系”，经多次实验测量，收集实验数据，绘制了烧瓶中玻璃管内液面上升的高度h与电流的关系图象，根据焦耳定律可知，图4中能正确反映h﹣I关系的是　A　。

【拓展】用Q＝I2Rt可以算电流通过任何用电器产生的热量，能用Q＝UIt计算电流通过任何用电器产生的热量吗？请用实例说明原因　不能，含有电动机的电路，电流做的功大部分转化为机械能，有一小部分转换化内能，即发热了，W＝UIt＞Q。　

【分析】（1）煤油是绝缘体；

（2）根据实物电路，画出对应的电路图；

（3）根据电流通过导体产生的热量与电流的关系”，要控制电阻相等；根据并联电路电流的规律分析；

（4）根据转换法，通过烧瓶中玻璃管内液面上升的高度说明热量的多少；

（5）根据转换法，煤油吸热越多，膨胀程度越大，液柱升高的越多，且膨胀程度与吸热多少成正比，

结合焦耳定律由数学知识分析；

【拓展】W＝UIt是计算电功的普遍适用的公式，Q＝W的条件是：纯电阻即不含有电动机等的电路，据此分析。

【解答】解：（1）烧瓶中装入的煤油是绝缘体。

（2）原实物图中，R与R1并联后与R2串联，根据实物电路，画出对应的电路图，如下所示：

（3）“电流通过导体产生的热量与电流的关系”，要控制电阻相等，即选用的两电阻丝R1与R2的阻值应相等，根据并联电路电流的规律，通过R1的电流小于通过R2的电流。

（4）通电一段时间后，乙烧瓶中玻璃管内液面上升的高度较大，说明在电阻和通电时间相等时，电流越大产生的热量越多。

（5）小红用如图3示的装置，进一步探究“电流通过导体产生的热量与电流的关系”，要控制电阻与通电时间相同，经多次实验测量，收集实验数据，绘制了烧瓶中玻璃管内液面上升的高度h与电流的关系图象，根据转换法，煤油吸热越多，膨胀程度越大，液柱升高的越多，且膨胀程度与吸热多少成正比，

根据焦耳定律可知，Q＝I2Rt﹣﹣﹣﹣﹣①，Rt常数，且Rt＞0，故由数学知识①式为Q关于I的抛物线，且开向上，图4中能正确反映h﹣I关系的是 A。

【拓展】用Q＝I2Rt可以算电流通过任何用电器产生的热量，而W＝UIt是计算电功的普遍适用的公式，Q＝W的条件是：纯电阻即不含有电动机等的电路（将电能全部转化为内能的电路）。如含有电动机的电路，电流做的功大部分转化为机械能，有一小部分转换化内能，即发热了，W＝UIt＞Q。

W＝UIt不能计算电流通过任何用电器产生的热量。

故答案为：（1）绝缘体；（2）如上；（3）相等；小于；（4）在电阻和通电时间相等时，电流越大产生的热量越多；（5）A；

【拓展】不能。含有电动机的电路，电流做的功大部分转化为机械能，有一小部分转换化内能，即发热了，W＝UIt＞Q。

【点评】本题考查导体与绝缘体的知识、电路图的画法、控制变量法、转换法、及焦耳定律的运用和计算电功公式的适用条件。

31．如图，甲、乙两透明密闭容器中都有一段电阻丝，内有质量相等的空气，U形管中液面高度的变化可以反映密闭容器中空气温度的变化。

（1）为研究电流产生的热量与电阻的关系，将此装置两端接到电源，通电一段时间后，电流在　乙　容器中产生的热量较多；

（2）若在原电路中再串联一个滑动变阻器，当通电相同的时间时，可以探究电流产生的热量与　电流　的关系。

【分析】（1）根据Q＝I2Rt，电流通过导体时产生的热量与电流、电阻和通电时间有关，研究与其中一个因素的关系时要控制另外两个因素不变，由串联电路电流的规律分析；

（2）根据滑动变阻器在电路的作用，以甲或乙容器的电阻丝（电阻大小不变）为研究对象，当通电相同的时间，研究电流产生的热量与变化量的关系。

【解答】解：（1）上图中，两电阻丝串联，通过的电流相等，通电时间也相等，而5Ω＜10Ω，根据Q＝I2Rt可知，通电一段时间后，电流在乙容器中产生的热量较多；

（2）若在原电路中再串联一个滑动变阻器，通过移动变阻器的滑片可改变电路的电流，以甲或乙容器的电阻丝（电阻大小不变）为研究对象，当通电相同的时间时，可以探究电流产生的热量与电流的关系。

故答案为：（1）乙；（2）电流。

【点评】本题考查控制变量法和串联电路电流的规律及变阻器的电路的作用。

四．计算题

32．小亮家里的一款迷你电饭锅，电路图如图所示，额定电压为220V，电饭锅有加热和保温两档，“加热”时额定功率为550W，发热电阻R1和R2阻值不随温度变化，电阻R1在“保温”状态和“加热”状态时功率之比为1：400．求：

（1）正常“加热”状态，通过电饭锅的电流是多少？

（2）正常“加热”状态，通电10min产生的热量是多少？

（3）R2的阻值是多少？

【分析】（1）根据公式I＝求出加热时的电流；

（2）根据W＝Pt求出产生的热量；

（3）根据电压和电流求出R1的电阻；根据在“保温”状态与“煮饭”状态时的功率之比为1：400，求出I保与I煮的关系，再根据I＝，求出R1与R2的关系，从而求出R2的电阻。

【解答】解：（1）加热时的电流为：I＝＝＝2.5A；

（2）通电10min产生的热量是W＝Pt＝550W×600s＝330000J；

（3）由I＝得R1的电阻为：R1＝＝＝88Ω；

当开关S断开时，电路中电阻R1和R2串联，电路的电阻最大，根据P＝可知，此时为保温状态，

在“保温”状态与“煮饭”状态时的功率之比为1：400。

即I保2R1：I煮2R1＝1：400；

I保：I煮＝1：20：

即：＝1：20；

所以R2＝1672Ω。

答：（1）正常“加热”状态，通过电饭锅的电流是2.5A；（2）正常“加热”状态，通电10min产生的热量是330000J；（3）R2的阻值是1672Ω。

【点评】本题考查了并联电路的特点和电功率公式的灵活应用，关键是电热水器处于不同单位时电路连接方式的判断，要注意电路的总功率等于各用电器功率之和。

33．有一台热水器，内部简化电路如图所示，R1和R2均为电热丝。R1＝88Ω，R2＝22Ω。

（1）如何控制S1和S2，使热水器处于高温挡；

（2）求低温挡正常工作5min电热丝产生的热量；

（3）求中温挡正常工作时热水器的功率。

【分析】（1）根据公式P＝可知，加热时电路的总电阻较小，再根据并联电路的电阻特点判断电路中电阻的大小关系，从而可以判断出电热水器处于处于什么状态；

（2）先根据P＝判断出电路处于低温档时电路的结构，然后根据Q＝t求出低温档正常工作5min电热丝产生的热量；

（3）先根据P＝判断出电路处于中温档时电路的结构，然后根据P＝求出中温档正常工作时热水器的功率。

【解答】解：

（1）由图知，当闭合开关S1，并将S2拨至位置a时，R1和R2并联接入电路，此时电路中的总电阻最小，电源电压不变，由P＝可知，此时总功率最大，热水器处于高温档；

（2）当断开S1，并将S2拨至位置b时，R1和R2串联接入电路，由P＝可知，此时总功率最小，热水器处于低温档；

此时热水器正常工作5min内电热丝产生的热量：

Q＝t＝×5×60s＝1.32×105J；

（3）只闭合开关S1时，电路为R1的基本电路，热水器处于中温档；

此时电路的功率：P中＝＝＝550W；

答：（1）当闭合开关S1，并将S2拨至位置a时，热水器处于高温档；

（2）低温档正常工作5min内电热丝产生的热量为1.32×105J；

（3）中温档正常工作时热水器的功率为550W。

【点评】本题考查热量及电功率的计算以及欧姆定律的应用，关键是公式及其变形的应用，难点是结合电路图判断高温档位、中温挡位和低温档位。

34．如图所示的电路中，电源两端电压保持不变，电阻丝R1的阻值为10Ω．当开关S闭合后，电压表的示数为2V，电流表的示数为0.4A．求：

（1）通电10s电阻丝R1产生的热量；

（2）电源两端的电压。

【分析】（1）根据Q＝I2Rt求出通电10s电阻丝R1产生的热量；

（2）根据串联电路电压特点和欧姆定律求出电源电压。

【解答】解：（1）通电10s电阻丝R1产生的热量：

Q＝I2R1t＝（0.4A）2×10Ω×10s＝16J。

（2）由I＝得，R1两端的电压：

U1＝IR1＝0.4A×10Ω＝4V，

根据串联电路电压规律可知，电源电压：

U＝U1+U2＝4V+2V＝6V。

答：（1）通电10s电阻丝R1产生的热量为16J；

（2）电源两端的电压为6V。

【点评】本题考查焦耳定律、欧姆定律和串联电路特点等知识，属于基础性题目，比较简单。

35．如图是一电动机提升物体的示意图，电源电压为120伏。电动机将一个质量为50千克的物体1秒内匀速上提0.9米，电路中的电流为5安培，（g取10牛/千克）

（1）求该电动机工作1秒钟所产生的电热。

（2）求电动机线圈阻值。

（3）当该重物上升到一定高度时，电动机的转子突然被卡住，为什么这种情况

下电动机容易烧坏？

【分析】（1）电动机工作时将电能转化为机械能和内能，由此根据W＝UIt和W＝Gh＝mgh可计算得到电动机产生热量；

（2）由焦耳定律公式计算电动机线圈阻值；

（3）当电动机被卡住时，电动机可视为纯电阻，从能量转化的角度分析电动机容易烧坏的原因。

【解答】解：

（1）由题意可知电动机1s消耗的电能：W＝UIt＝120V×5A×1s＝600J，

消耗电能转化成的机械能对物体做功，所以转化成的机械能：W机＝Gh＝mgh＝50kg×10N/kg×0.9m＝450J，

所以转化成的内能，即产生电热：Q＝W﹣W机＝600J﹣450J＝150J；

（2）由Q＝I2Rt可得，电动机线圈阻值：

R＝＝＝6Ω；

（3）电动机被卡住时，电动机可看成是纯电阻电路，通过电动机的电流过大，将电能全部转化为内能，所以电动机温度过高，所以容易烧坏。

答：（1）该电动机工作1秒钟所产生的电热为150J。

（2）电动机线圈阻值为6Ω。

（3）电动机被卡住时，电动机可看成是纯电阻电路，通过电动机的电流过大，将电能全部转化为内能，所以电动机温度过高，所以容易烧坏。

【点评】本题考查了电功、电热的计算公式的应用，关键是知道电动知道正常工作时是非纯电阻电路，欧姆定律不成立；当电动机不转时，是纯电阻电路，欧姆定律仍成立。

36．火锅是人们比较喜欢的一种饮食方式，如图为小明家使用的一款电火锅工作电路的原理图。它有高、中、低三个加热档位，旋钮开关可以分别置于“0和1“、“1和2”、“2和3”或“3和4”接线柱。正常工作时，低温档功率为高温档功率的，R1为242Ω，R2为60.5Ω．（忽略温度对电阻的影响）

（1）请指出开关置于什么接线柱时，火锅处于低温档？

（2）R3的阻值是多少欧姆？电火锅处于低温档正常工作时，在1分钟内产生的热量是多少焦耳？

（3）小明关闭家中的其他用电器，只让电火锅独立工作，用高温档加热汤液2分钟，电能表的表盘转了81转。请通过计算判断此时电火锅是否正常工作？[电能表的铭牌上标有3000r/（kW•h）]

【分析】（1）当旋钮开关置于不同的接线柱时，分析电路的连接方式，根据P＝可判断火锅处于的档位；

（2）当旋钮开关置于“3和4”接线柱时，R1、R2并联，电路电阻最小，根据P＝可知，电功率最大，火锅处于高温档，根据P高＝P1+P2＝+求出高温档时的电功率，

进而得出低温档功率，在利用P＝可求出低温档时电路总电阻，根据串联电路电阻特点求出R3的阻值；根据Q＝W＝P低t求出电火锅处于低温档正常工作1分钟产生的热量；

（3）根据电能表的参数求出电能表的表盘转了81转电火锅消耗的电能，根据P＝求出电火锅的功率，再与其高温档功率进行比较即可。

【解答】解：（1）当旋钮开关置于“1和2”接线柱时，R2、R3串联，电路电阻最大，根据P＝可知，电功率最小，火锅处于低温档；

当旋钮开关置于“2和3”接线柱时，R3被短路，电路为R2的简单电路，电路电阻较大，根据P＝可知，电功率较大，火锅处于中温档；

当旋钮开关置于“3和4”接线柱时，R1、R2并联，电路电阻最小，根据P＝可知，电功率最大，火锅处于高温档。

（2）高温档时的电功率：P高＝P1+P2＝+＝+＝1000W，

由题意知，低温档功率为高温档功率的，即：P低＝P高＝×1000W＝200W，

由P＝可得，低温档时电路总电阻：

R＝＝＝242Ω，

因串联电路总电阻等于各分电阻之和，

所以，R3的阻值：R3＝R﹣R2＝242Ω﹣60.5Ω＝181.5Ω。

电火锅处于低温档正常工作时，在1分钟内产生的热量：

Q＝W＝P低t＝200W×60s＝1.2×104J。

（3）电能表的表盘转了81转，电火锅消耗的电能：

W′＝＝0.027kW•h＝9.72×104J，

则电火锅的功率：P′＝＝＝810W，

因为电火锅的实际功率P′＜P高，所以，此时电火锅不正常工作。

答：（1）当旋钮开关置于“1和2”接线柱时，火锅处于低温档；

（2）R3的阻值是181.5欧姆；电火锅处于低温档正常工作时，在1分钟内产生的热量是1.2×104J焦耳；

（3）此时电火锅不正常工作。

【点评】本题主要考查用电器档位问题，涉及到电功公式、电功率公式、串并联电路的特点以及电能表参数等，会利用P＝判断用电器处于的档位，有一定难度。

37．如图甲所示，是一种电加热恒温箱的简化工作原理电路图。工作电路由电压U0＝220V的电源和阻值为R0＝88Ω的电热丝组成。控制电路是由电压U1＝7.5V的电源、开关、电磁继电器（线圈电阻不计）、电阻箱R1（可取值范围为0～120Ω）和热敏电阻Rt组成的，热敏电阻Rt的阻值随温度变化的关系如图乙所示。当控制电路的电流达到50mA时，衔铁才吸合，从而切断右边工作电路，停止加热。

（1）由乙图可知热敏电阻Rt的阻值随温度的升高而　减小　。（选填“增大”、“不变”、“减小”）

（2）求工作电路中电热丝R0工作时的电流和工作5min产生的热量。

（3）如果恒温箱的温度设定为60℃，则电阻箱R应取多大阻值。

（4）该恒温箱可设定的最高温度是多少℃？

【分析】（1）分析图象可知热敏电阻Rt的阻值随温度的变化而变化情况；

（2）知道工作电路电压电阻，根据欧姆定律求出工作电路中电热丝R0工作时的电流；根据焦耳定律Q＝I2Rt求出电热丝R0工作5min产生的热量；

（3）由图象可知，当恒温箱的温度设定为60℃时热敏电阻Rt的阻值，利用I＝和串联电路电阻的特点求出电阻箱R应取的阻值；

（4）由图乙可知，当恒温箱可设定的温度最高时，热敏电阻Rt的阻值最小，由于控制电路的电源电压和衔铁的吸合电流不变，根据R＝可知，电路总电阻不变，

要使热敏电阻Rt的阻值最小，电阻箱R1接入的阻值应最大，根据串联电路电阻的特点求出热敏电阻Rt的阻值，再结合图象即可得出该恒温箱可设定的最高温度。

【解答】解：（1）由乙图可知，当温度升高时，热敏电阻Rt的阻值减小，即热敏电阻Rt的阻值随温度的升高而 减小。

（2）工作电路中电热丝R0工作时的电流：

I0＝＝＝2.5A。

工作时间t＝5min＝300s，

电热丝R0产生的热量：

Q＝I2Rt＝（2.5A）2×88Ω×300s＝1.65×105J。

（3）由图象可知，当恒温箱的温度设定为60℃时，热敏电阻Rt的阻值Rt＝80Ω，

此时控制电路的电流I＝50mA＝0.05A时，衔铁才吸合，从而切断右边工作电路，停止加热，

由I＝得，控制电路总电阻：

R总＝＝＝150Ω，

根据串联电路电阻的特点可知，电阻箱R应取的阻值：

R＝R总﹣Rt＝150Ω﹣80Ω＝70Ω。

（4）由图乙可知，当恒温箱可设定的温度最高时，热敏电阻Rt的阻值最小，

由于控制电路的电源电压和衔铁的吸合电流不变，根据R＝可知，电路总电阻不变，

要使热敏电阻Rt的阻值最小，电阻箱R1接入的阻值应最大，即R1＝120Ω，

由第（3）问可知，控制电路总电阻：R总＝150Ω，

根据串联电路电阻的特点可知，热敏电阻Rt的阻值：

Rt＝R总﹣R1＝150Ω﹣120Ω＝30Ω，

由图乙可知，当热敏电阻Rt的阻值为30Ω，恒温箱可设定的最高温度是150℃。

答：（1）减小；

（2）工作电路中电热丝R0工作时的电流为2.5A；工作5min产生的热量为1.65×105J；

（3）电阻箱R应取阻值为70Ω。

（4）该恒温箱可设定的最高温度是150℃。

【点评】本题以电磁继电器和敏感电阻为背景，综合考查了欧姆定律、焦耳定律以及串联电路电阻特点的应用，明确衔铁的吸合的电流不变是本题的难点所在。

38．中国的神威太湖之光（SunwayTaihuLight）是全球首个理论性能达到10亿亿次的超级计算机，神威太湖之光计算机不仅是性能强大，且太湖之光已经全部使用国产CPU处理器，官方表示这是中国是继美国、日本之后全球第三个采用自主CPU建设千万亿超级计算机的国家。电脑的中央运算器简称CPU，是电脑的心脏，决定着电脑的运算速度，它由主板供电，运算速度可认为由电流大小决定，同时自己要发热，电脑爱好者喜欢“超频”来提高CPU运算速度，“超频”方法之一就是通过改变主板上“跳线”来提高CPU核心电压。

（1）如图所示为主板上一跳线装置，其中CPU正常工作时应短接“2、3”，某人超频需要改接这一跳线，则应短接哪两个接线柱？

（2）现有一CPU正常工作时电压为1.5V，电流为2mA，超频后电压提高到2V，若把CPU看作纯电阻，“超频”后CPU每分钟多产生多少热量？

（3）若R电阻为500Ω，（2）中CPU正常工作时电路消耗的总功率为多少？

【分析】（1）由题意知，运算速度由电流大小决定，电流越大，运算算的越快，要提高运算速度，可以提高CPU的运算速度，根据电路图、分析电路结构，确定跳线时，应短接哪两个接线柱。

（2）由欧姆定律求出CPU的电阻，由欧姆定律求出跳线后通过CPU的电流，然后由电功公式求出每分钟多产生的电能。

（3）由串联电路特点及电功率公式求出CPU正常工作时。CPU消耗的电功率。

【解答】解：

（1）由电路图可知，短接2、3时，电阻R与CPU串联，电路电阻较大，电流较小，短接1、2时，CPU直接接在电源两端，电路电阻较小，电路电流较大，运算速度变大，由此可见，跳线时，应短接1、2。

（2）由I＝可知，CPU的电阻：R'＝＝＝750Ω，

超频后电压U′＝2V，电路电流：I′＝＝≈0.0026A＝2.6mA，

超频后CPU每分钟多产生的热量：

△Q＝Q2﹣Q1＝I′2R't﹣I2R't＝（0.0026A）2×750Ω×60s﹣（0.002A）2×750Ω×60s＝0.1232J；

（3）CPU正常工作时电路消耗的总功率：

P＝PR+PCPU＝I2R+UI＝（0.002A）2×500Ω+0.002A×1.5V＝5×10﹣3W；

答：（1）某人超频需要改接这一跳线，则应短接1、2两个接线柱。

（2）“超频”后CPU每分钟多产生0.1232J的热量。

（3）若R电阻为500Ω，（2）中CPU正常工作时电路消耗的总功率为5×10﹣3 W。

【点评】本题考查了电路连接、求CPU产生的热量、CPU电路功率等问题，分析清楚电路结构、熟练应用欧姆定律、电功公式及电功率公式即可正确解题。

39．下表为某电热水器的铭牌（其中一项内容已模糊不清），电热水器内部简化电路如图所示，R1和R2均为电热丝。

求：（1）电热丝Rl的阻值。

（2）热水器在低温档正常工作5分钟所产生的热量。

（3）热水器在高温挡正常工作时的额定电流（结果保留一位小数）。

【分析】由电路图可知，开关S1闭合、S2接a时，R1与R2并联；开关S1闭合、S2接b时，电路为R1的简单电路；开关S1断开、S2接a时，电路断路；开关S1断开、S2接b时，R1与R2串联，根据P＝UI＝可知，电路中的电阻越小，电路的总功率越大，据此判断电热水器的档位。

（1）开关S1闭合、S2接b时，电路为R1的简单电路，电热水器处于中温档，根据欧姆定律求出电阻R1的阻值；

（2）根据Q＝W＝UIt求出低温档正常工作10分钟产生的热量；

（3）开关S1断开、S2接b时，R1与R2串联，电热水器处于低温档，根据欧姆定律求出电路中的总电阻，利用电阻的串联求出R2的阻值；开关S1闭合、S2接a时，R1与R2并联，电热水器处于高温档，根据并联电路的电压特点和欧姆定律计算高温挡工作时的额定电流。

【解答】解：由电路图可知，开关S1闭合、S2接a时，R1与R2并联，电路的总电阻最小，

由P＝可知，电路的总功率最大，电热水器处于高温档；

同理可知，开关S1断开、S2接b时，R1与R2串联，电路的总电阻最大，电路的总功率最小，电热水器处于低温档；

开关S1闭合、S2接b时，电路为R1的简单电路，电热水器处于中温档；

开关S1断开、S2接a时，电路断路。

（1）开关S1闭合、S2接b时，电路为R1的简单电路，电热水器处于中温档，

由I＝可得，电阻R1的阻值：

R1＝＝＝44Ω；

（2）低温档正常工作10分钟产生的热量：

Q＝W＝UI低t＝220V×2A×5×60s＝1.32×105J；

（3）开关S1断开、S2接b时，R1与R2串联，电热水器处于低温档，

此时电路的总电阻：

R＝＝＝110Ω，

因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，所以，R2的阻值：

R2＝R﹣R1＝110Ω﹣44Ω＝66Ω，

开关S1闭合、S2接a时，R1与R2并联，电热水器处于高温档，

因并联电路中各支路两端的电压相等，所以，高温档正常工作时的电流：

I高温＝I1+I2＝+＝+≈8.3A。

答：（1）电热丝Rl的阻值为44Ω。

（2）热水器在低温档正常工作5分钟所产生的热量为1.32×105J。

（3）热水器在高温挡正常工作时的额定电流8.3A。

【点评】本题考查了串并联电路的特点和欧姆定律、电功率公式、电热公式的应用，关键是判断出电热水器处于不同档位时电路的连接方式是关键。

五．综合能力题

40．小明知道电流通过导体产生的热量与电流、电阻和通电时间有关。为了探究“电流通过导体产生的热量与电阻的关系”，实验装置如图所示，三个相同的烧瓶内装有质量相等的煤油。温度计和电阻丝通过胶塞固定在烧瓶中。

（1）组装器材时，将三个烧瓶里的电阻丝串联在电路中，是为了　控制各电阻丝中的电流和通电时间相同　。

（2）用煤油做实验而没有用等质量的水做实验，是因为煤油的　比热容　比水小，吸收相同的热量，煤油的　温度　变化明显。

（3）三个烧瓶中煤油的初温相同，电阻丝的阻值关系为R甲＜R乙＜R丙．闭合开关，通电一段时间后，发现三个烧瓶中温度计示数分别为t甲、t乙和t丙，且t甲＜t乙＜t丙．则可得出的探究结论是：　电流和通电时间一定时，导体的电阻越大，电流通过导体产生的热量越多　。

（4）为缩短实验时间，小明对原实验方案进行如下修改：实验装置不变，只是烧瓶里不装煤油，用电阻丝直接对烧瓶里的空气加热。写出一条该实验方案的不足之处。

【分析】（1）由焦耳定律Q＝I2Rt可知，电流通过导体产生的热量与通过的电流、导体的电阻和通电时间有关，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；

（2）根据△t＝分析；

（3）由控制变量法，根据串联电路电路的规律结合已知条件，由Q＝cm△t分析回答；

（4）实验装置不变，只是烧瓶里不装煤油，用电阻丝直接对烧瓶里的空气加热，烧瓶内空气温度升高，压强增大，可能将胶塞顶出去。

【解答】解：

（1）根据控制变量法，研究电流产生的热量与电阻大小的关系，要控制电流和通电时间相同，只改变电阻大小，所以将三个烧瓶里的电阻丝串联在电路中，是为了控制各电阻丝中的电流和通电时间相同；

（2）根据△t＝可知，在质量相同、吸收的热量也相同时，因煤油的比热容比水小，所以煤油的温度变化明显；

（3）已知三个烧瓶中煤油的初温相同，通电一段时间后，发现三个烧瓶中温度计示数关系为t甲＜t乙＜t丙，根据Q＝cm△t可知，丙中煤油吸收的热量最多，则该电阻丝产生的热量最多；

因通过三根电阻丝的电流相同，通电时间也相同，且电阻丝的阻值关系为R甲＜R乙＜R丙，则可得出的探究结论是：电流和通电时间一定时，导体的电阻越大，电流通过导体产生的热量越多；