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初中物理沪科版九年级全册第四节 科学探究：电流的热效应一课一练
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这是一份初中物理沪科版九年级全册第四节 科学探究：电流的热效应一课一练，共25页。试卷主要包含了单选题，填空题，实验题，作图题，计算题等内容，欢迎下载使用。
16.4 科学探究：电流的热效应
基础巩固
一、单选题
1．如图所示，在左、右两个相同容器中分别装有初温均为20的等量的水，通电一段时间后，左、右两容器中水的温度分别上升到80和40，由此可知（ ）
A．R1=2R2 B．R1=4R2 C．R1=3R2 D．R1=9R2
【答案】C
【解析】
两容器内装有质量和初温都相等的水，通电一段时间后，左、右两容器中水的温度分别上升到80和40，则左边容器内水升高的温度为
80-20=60
右边容器内水升高的温度为
40-20=20
升高的温度之比为
60∶20=3∶1
根据公式可知，水吸收的热量之比为3∶1，即R1和R2放出的热量之比为3∶1，由于电流和通电时间相同，根据可知，电阻之比等于热量之比，即
R1=3R2
故选C。
2．在探究电流产生的热量与什么因素有关时，小李设计了如图的实验装置．甲、乙两个透明容器中密封着等量的空气，里面各放有一根5Ω的电阻丝，其中乙容器将一个5Ω的电阻丝与容器内5Ω电阻丝并联，两个U型管中装有等量的水．把这个装置接入电源，利用这套装置可来探究电流产生热量
A．与电压的关系 B．与电阻的关系 C．与电流的关系 D．与电能的关系
【答案】C
【解析】
图中两个相同的电阻串联，通电时间和电阻相同，当给其中一个并联一个电阻时，电阻的电流改变，探究电流产生热量跟电流关系．
故选C．
3．如图所示，将三个相同空烧瓶口分别用完全相同的气球密封，将多个阻值相同的电阻R以不同的连接方式接入电路中，通电一段时间后体积变化最大的气球是（ ）
A．a B．b C．c D．三个相同
【答案】B
【解析】
由图示电路可知，三部分电阻丝串联接入电路，则通过三部分电阻的电流I与通电时间t都相等，因为电阻R阻值相同，根据电阻大小影响因素，则两个电阻R串联总电阻最大，两个电阻R并联总电阻最小，则可得三个瓶内的电阻大小关系
由焦耳定律可知
所以，b气球所在瓶内电阻产生的电热最多，c气球所在瓶内电阻产生的电热最少，产生电热的多少通过气球的体积变化来反映，所以b瓶中的电阻丝阻值最大，放出的热量最多，瓶中气体温度最高，气球的体积变化最大；故ACD不符合题意，B符合题意。
故选B。
4．下列家用电器中不属于电热器的是（ ）
A．电炒锅 B．电熨斗 C．电冰箱 D．电暖箱
【答案】C
【解析】
电能的消耗全部产生热量的用电器就是电热器，电炒锅、电熨斗和电暖箱都是利用电热工作的，不属于电热器的是电冰箱。
故选C。
5．甲乙两电阻串联在电路中，闭合开关后，发现甲产生的焦耳热比乙产生的焦耳热多，则以下说法错误的是（ ）
A．通过甲的电流大 B．加在甲两端的电压大
C．通过两电阻的电流一样大 D．甲的电阻比乙的电阻大
【答案】A
【解析】
AC．甲乙两电阻串联在电路中，闭合开关后流过的电流相同，故A错误、C正确，A符合题意、C不符合题意；
BD．根据，甲产生的焦耳热比乙产生的焦耳热多，则说明甲的电阻比乙的电阻大、加在甲两端的电压大，故BD正确，BD不符合题意。
故选A。
6．电炉通电一段时间后，电炉丝热得发红，而与电炉丝相连的导线却几乎不发热，这主要是因为（ ）
A．通过导线的电流大于通过电炉丝的电流
B．导线的电阻远大于电炉丝的电阻
C．通过导线的电流小于通过电炉丝的电流
D．导线的电阻远小于电炉丝的电阻
【答案】D
【解析】
电炉丝与导线串联，通过它们的电流I和通电时间t相等，由于Q=I2Rt，R电炉丝＞R导线，即电阻越大，相同时间内产生的热量越多，故选D。
7．下列家用电器中，利用电流热效应工作的是（ ）
A．抽油烟机 B．电视机
C．电饭煲 D．电风扇
【答案】C
【解析】
抽油烟机、电风扇、主要是把电能转化为机械能，电视机主要是把电能转化为声能和光能，只有电饭锅是把电能转化为内能，是利用电流的热效应。故选C。
8．为了探究电流通过导体产生的热量跟什么因素有关，某同学将两段阻值不同的电阻丝R1、R2分别密封在两个完全相同的烧瓶中，并设计了如图所示的甲、乙两套装置，已知两套装置所用蓄电池电压相等且保持不变，R1
A．比较相同通电时间内a、c两支温度计示数变化情况，可探究电流产生的热量与电压是否有关
B．甲装置可探究电流通过导体产生的热量与电流是否有关，用到了控制变量法
C．在此实验中，电流通过导体产生热量的多少是通过温度计示数变化的大小体现，使用了转换法
D．在相同的通电时间内，d温度计所在烧瓶中的电阻丝产生的热量最多
【答案】C
【解析】
A．甲和乙中两端的电压和通过的电流都不一样，没有控制变量唯一，不能电流产生的热量与电压是否有关，故A错误；
B．甲装置是串联电路，电流处处相等，不能探究电流通过导体产生的热量与电流是否有关，故B错误；
C．电流通过导体产生热量的多少不能直接显示，通过温度计示数变化的大小体现利用到了转换法，故C正确；
D． 由公式
可知，甲中电阻串联，各电阻电压小于电源电压，乙图中两电阻并联，两电阻电压等于电源电压，又R1
A． B．
C． D．
【答案】C
【解析】
A．计算器主要将电能转化为光能和声能，不是利用电流的热效应，故A不符合题意．
B．电风扇主要将电能转化为机械能，利用电流的磁效应，不是利用电流的热效应，故B不符合题意．
C．电暖气将电能转化为内能，是利用电流热效应工作的，故C符合题意为答案．
D．电视机主要将电能转化为光能和声能，不是利用电流的热效应，故D不符合题意故选C。
10．某实验装置如图。甲、乙两烧瓶中液体质量相同但电阻丝的阻值不同。利用此装置和秒表可以探究哪些物理问题呢?下列相关说法中不正确的是（ ）
A．若两烧瓶中液体种类相同，可以探究电流产生的热量与电流大小的关系
B．若两烧瓶中液体种类相同，可以探究电流产生的热量与电阻大小的关系
C．若两烧瓶中液体种类不同，可以探究电流产生的热量与电流大小的关系
D．若两烧瓶中液体种类不同，可以探究不同物质吸热升温现象
【答案】D
【解析】
由图可知两电阻丝串联，相同的电阻丝在相同时间内产生的热量相同，所以实验中可用通电时间来间接反映液体吸收热量的多少，并通过温度计的变化来判断两种液体的吸热能力：
A．根据，若两烧瓶中液体种类相同，由于电流相同而电阻不同，故可以探究电流产生的热量与电流大小的关系，故A正确，A不符合题意；
B．根据，若两烧瓶中液体种类相同，由于电流相同而电阻不同，可以探究电流产生的热量与电阻大小的关系，故B正确，B不符合题意；
C．根据，若两烧瓶中液体种类不同，由于电流相同而电阻不同，可以探究电流产生的热量与电流大小的关系，故C正确，C不符合题意；
D．若两烧瓶中液体种类不同，根据控制变量法的思想，应控制两个电阻相同时才可以探究不同物质吸热升温现象，故D错误，D符合题意。
故选D。
二、填空题
11．英国物理学家_____最先通过实验精确确定了电流通过导体产生的热量与电流、电阻和通电时间之间的定量关系．从能量转化的角度看，电热器的电热丝工作时是将电能转化为_____．
【答案】焦耳 内
【解析】
1840年，英国科学家焦耳最先精确地确定了电流产生的热量跟电流、电阻和时间的关系；从能量转化的角度看，电热器的电热丝工作时是将电能转化为内能．
12．电风扇正常工作的同时要产生小部分热量，这是电流的_____ 效应，一台标有“220V、110W”的电风扇，线圈电阻是2Ω，工作1min消耗的电能是_____J，产生的热量是_____J。
【答案】热 6600 30
【解析】
[1]电风扇正常工作的同时要产生小部分热量，这是电流的热效应所造成的。
[2]根据电功公式可得，其消耗的电能为
[3]根据电功率公式可得电风扇正常工作时的电流为
根据焦耳定律可知，产生的热量为
三、实验题
13．在探究“电流通过导体时产生热量的多少跟什么因素有关”的实验中，实验装置的一部分如图所示，两烧瓶A、B中煤油质量相等，两只温度计的示数相同，电阻丝的阻值R1＞R2。
(1)烧瓶中不装水而装煤油，一方面是因为水是________；另一方面是因为水的比热容较__________。（选填“大”或“小”）。
(2)开关接在干路，是为了控制_________相同。
(3)闭合开关后，通电一段时间后，会发现________（选填“A”或“B”）瓶中温度计的示数上升较快。
【答案】导体 大 通电时间 B
【解析】
(1)[1]日常情况下的水具有导电性，是导体，液体自身导电对实验会造成影响。
[2]水的比热容较大，吸收相同的热量温度变化的慢。
(2)[3]开关接在干路，控制整个电路的通断，使得两电阻的通电时间相同，比较产生热量的多少。
(3)[4]由题意知，电阻丝的阻值R1>R2，由图可知两电阻并联，电压相等，根据，加热时间相同，电压相同，电阻越小，产生的热量越多；闭合开关后，通电一段时间后，会发现B瓶中温度计的示数上升较快。
四、作图题
14．在研究电流通过导体产生的热量与哪些因素有关的实验中，用到图所示的实验器材．若探究电流通过导体产生的热量与电流的关系，请你用笔画线代替导线在图中选择合适的 器材完成实验电路的连接．
（______）
【答案】
【解析】
探究电流通过导体产生的热量与电流的关系时，需控制电阻和通电时间相同，所以选择两个相同的电阻串联；从电源正极依次串联滑动变阻器、右侧电阻装置以及开关回到电源负极；如下图所示：
五、计算题
15．如图所示的电路中，只闭合S1时，通过R2的电流是1.5 A，R1＝30 Ω，R2＝20 Ω．求：
（1）电源电压是多大；
（2）只闭合S2时，通电20 s电流通过R1产生的电热是多少；
（3）使开关通断情况发生变化，整个电路消耗的最小电功率P和最大电功率P′之比是多少．
【答案】（1）30V；（2）216J；（3）6：25．
【解析】
（1）由图知，当只闭合开关S1时，只有R2接入电路，
根据欧姆定律可得，电源电压为：
U=U2=IR2=1.5A×20Ω=30V；
（2）当只闭合S2时，R1与R2串联，电路的总电阻：R=R1+R2=30Ω+20Ω=50Ω；
此时电路中的电流：；
通电20s电流通过R1产生的电热：Q=I12R1t=（0.6A）2×30Ω×20s=216J；
（3）当只闭合S2时，R1与R2串联，总电阻最大，电路中电流最小，整个电路消耗的功率最小，由（2）可知，电流中的最小电流I小=0.6A，
则整个电路消耗的最小电功率：P=UI小=30V×0.6A=18W；
当S1、S3闭合，S2断开时，R1与R2并联，总电阻最小，电流最大，此时电路消耗的功率最大，则R1与R2并联时整个电路消耗的最大电功率：
；
所以，整个电路消耗的最小电功率P和最大电功率P′之比：．
重点突破
一、单选题
1．下列说法正确的是（ ）
A．电饭煲是利用电流的磁效应工作的
B．城市中建设人工湖可以调节气温，利用了水的比热容大的原理
C．飞机在天空飞行时，机翼上方的压强大于下方的压强
D．在微观粒子中，空间尺度从大到小的排列是：电子、原子核、原子、分子
【答案】B
【解析】
A．家用电饭煲加热食物主要利用了电流的热效应，而不是磁效应，故A错误；
B．因为水的比热容较大，白天，相同质量的水和沙石比较，吸收相同的热量，水的温度升高的少；夜晚，放出相同的热量，水的温度降低的少，使得昼夜的温差小，能有效调节气候；故B正确；
C．由于机翼都做成上凸下平的形状，在相同的时间内，通过机翼的上方气流通过时经过的路程大，速度大；下方气流通过时经过的路程小，速度小，根据流速大的地方压强小，机翼下方压强大于上方压强，机翼在压强差下产生向上的升力，故C错误；
D．在微观粒子中，空间尺度从小到大的排列是：电子、原子核、原子、分子，选项中的说法搞反了，故D错误。
故选B。
2．为了探究电流产生的热量跟什么因素有关，某同学设计了如图所示的装置。将两段阻值不同的电阻丝分别密封在两个完全相同的小塑料盒中，塑料盒内分别插着相同的温度计，电源电压不变。闭合开关，相同时间内A的温度计温度上升快，则下列说法不正确的是（ ）
A．相同时间内电阻R1产热量多
B．电阻R1＞R2
C．R1两端电压大于R2两端的电压
D．该实验为探究电流产生的热量与电流大小是否有关
【答案】D
【解析】
根据图可知，该电路为串联电路，在串联电路中各处的电流是相同的；相同时间内A的温度计温度上升快，说明R1产生的热量多，在电流和通电时间相同时，电阻越大，产生的热量越多，即电阻R1＞R2；电流和通电时间相同，电阻不同，所以探究的是电流产生的热量与电流大小是否有关；根据U＝IR可知，R1两端电压大于R2两端的电压，故ABC正确，ABC不符合题意，D不正确，D符合题意。
故选D。
3．如图所示，已知电阻、，当开关闭合后，下列说法正确的是（ ）
A．通过与的电流之比为
B．相同时间内与产生的热量之比为
C．与两端的电压之比为
D．与消耗的电功率之比为
【答案】B
【解析】
A．两电阻串联，串联电路各处的电流相等，通过与的电流之比为，故A错误；
BCD．因为
根据，在通电时间和电流相同的条件下，产生的热量与电阻成正比， 相同时间内与产生的热量之比为，故B正确；
根据，在电流不变时，电压与电阻成正比，故与两端的电压之比为，故C错误；
根据，在电流不变时，电功率与电压成正比，与消耗的电功率之比为，故D错误。
故选B。
4．将规格都是“220V 180W”的电冰箱、电脑和电烙铁，分别接入同一家庭电路中，若通电时间相同，则下列说法正确的是（ ）
A．电冰箱产生的热量最多 B．电脑产生的热量最多
C．电烙铁产生的热量最多 D．三者产生的热量一样多
【答案】C
【解析】
因为，接在家庭电路中，U=220V，所以，三种用电器的实际功率
P实=P额=180W
又因为W=Pt，用电器工作时间t相等，所以，三种用电器消耗的电能相同；因为，电冰箱与电脑工作时，把一部分电能转化为机械能，产生的热量小，电烙铁工作时电热丝产生热量，把电能全部转化为热量；所以，产生热量最多的是电烙铁，故ABD错误，C正确。
故选C。
5．利用图中5个阻值相等的电阻完成“焦耳定律”的探究实验，以下说法错误的是（ ）
A．本实验采用的研究方法有“控制变量法”和“转换法”
B．通电后会发现在相同时间内乙产生的热量是丙产生热量的2倍
C．若要探究导体的电阻对电热的影响，应该选择观察甲、乙
D．图丙中外接 5Ω 电阻的作用是改变流过电阻D的电流，使通过电阻A、D的电流不同
【答案】B
【解析】
A．研究电热与多个因素的关系时，运用了控制变量法；电热的多少是通过U形管中液面高度差显示出来的——转换法。A选项正确，不符合题意；
B．乙中电阻是丙中电阻值的2倍；由于丙外那个电阻的分流作用，乙电流为丙中电流的2倍，根据焦耳定律可以知道，乙中电热为丙中电热的8倍。B选项符合题意；
C．甲与乙串联，通过的电流相等，通电时间相等，只是电阻值不同，因而观察甲乙可以探究电热与电阻的关系。C选项正确，不符合题意；
D．丙外接了一个电阻，与丙中的电阻D并联，并联电路具有分流作用。D选项正确，不符合题意。
故选B。
6．对如图所示实验描述正确的是（ ）
A．甲图可测出大气压的值
B．乙图可研究电流产生热量与电阻大小有关
C．丙图可以得出牛顿第一定律
D．丁图可探究摩檫力与接触面粗糙程度的关系
【答案】B
【解析】
A．通过液体压强计U形管液面的高度差可比较液体压强的大小，但不能准确测量出液体压强的大小，故A错误；
B．图中两不同阻值的电阻丝串联，电流通过时产生热量，导致两容器中气体膨胀，通过两 U形管中液面的高度差可反映产生的热量多少；根据串联电路电流的规律，通过两电阻丝的电流相等，又通电时间相同，故可研究电流产生的热量与电阻的关系，故B正确；
C．利用弹片弹飞托片，金属块落在立杆上，演示了静止的物体在不受力时保持静止；因为实际中不受力的物体是不存在的，所以，牛顿第一定律不能用实验直接演示，但是我们可以通过物体惯性表现出的现象加上合理的推理来说明牛顿第一定律的真实性，故C错误；
D．探究摩擦力与接触面粗糙程度的关系，应控制压力相同，改变接触面粗糙程度，水平匀速拉动弹簧测力计，读出弹簧测力计示数；图中压力不同，所以不能探究摩檫力与接触面粗糙程度的关系，故D错误。
故选B。
7．在探究电流通过导体产生的热量跟什么因素有关的实验中，某同学将两只阻值不同的电阻丝R1、R2分别密封在两个完全相同的烧瓶中，并设计了如图所示的装置。已知R1
A．在相同的通电时间内，电阻丝R2产生的热量较多
B．此装置可探究电流通过导体产生的热量与电阻大小是否有关
C．R1、R2串联是为了控制电流大小一定
D．电流通过导体产生的热量的多少是通过电阻大小来体现的
【答案】D
【解析】
A．已知R1
C．串联电路中电流是相等的，两个电阻为了控制电流大小一定，C选项正确，不符合题意；
D．在此实验中，电流产生热量的多少是通过温度计示数的变化显示出来的。D选项错误，符合题意。
故选D。
8．下列四种用电器，其中主要是利用电流热效应来工作的是（ ）
A．电风扇
B．电冰箱
C．电视机
D．电水壶
【答案】D
【解析】
A．电风扇工作时，主要是电能转化为机械能，不是利用电流的热效应，故A不符合题意；
B．电冰箱是利用通电线圈在磁场中受到磁场力而转动，将电能转化成机械能，不是利用电流的热效应，故B不符合题意；
C．电视机、电脑工作时主要转化为光能和声能，不是利用电流的热效应，故C不符合题意；
D．电饭锅工作时，电能转化为内能，是利用电流的热效应，故D符合题意。
故选D。
9．如图是“探究电流通过导体时产生热量的多少与什么因素有关”的实验装置。通电前，A 、 B 两个 U 型管中的液面相平，通电一段时间后，通过 R1、R2 的电流分别为 I1、I2，则（ ）
A．I1>I2，A 管中的液面较高
B．I1>I2，A 管中的液面较低
C．I1=I2，A 管中的液面较高
D．I1=I2，两管中的液面一样高
【答案】A
【解析】
由图可知，右侧两电阻丝并联后与左侧电阻丝串联，并联电路中干路电流等于各支路电流之和，所以
由可知，通电时间相同时
所以左侧电阻产生的热量较多，密闭空气吸收热量后，体积不变，压强变大，左侧容器内气体的压强与大气压的差值较大，A玻璃管液面较高。
故选A。
10．如图甲图是小灯泡L和电阻R2的I-U图象。将小灯泡L、电阻R1和R2接入乙图所示电路中，电源电压恒定不变，只闭合开关S1时，电流表示数为0.8A；只闭合开关S3时，小灯泡L的实际功率为1.2W。下列说法正确的是( )
A．只闭合开关S3时，小灯泡的电阻为5Ω
B．只闭合开关S1时，电路总功率为9.6W
C．R1的电阻为5Ω
D．所有开关都闭合，在15s内电路中产生的总热量为3200J
【答案】C
【解析】
由图知，电阻为定值电阻，其阻值为
只闭合开关S1时，电阻与灯L串联，电流表测的是整个电路的电流，由甲图知，当时，灯两端的电压为，由此可得电源电压
①
当只闭合开关S3时，电阻与灯L串联，灯消耗的实际功率为1.2W，图甲知，当时，，灯消耗的功率为
两端的电压为
根据串联电路电压的特点，可知电源电压为
A．当只闭合开关S3时，根据欧姆定律可得，可得此时灯L的电阻为
故A错误；
B．只闭合开关S1时，电路中消耗的总功率为
故B错误；
C．将U值代入①得
解得
D．所有开关都闭合时，R1和R2并联，灯被短路，在15s内电路中产生的总热量为
故D错误。
故选C。
二、填空题
11．如图所示，当开关S断开，甲、乙两表均为电流表，若两表示数之比I甲：I乙=1：4，R1：R2=______；当开关S闭合，甲、乙两表均为电压表时，则两表示数之比U甲：U乙=______；相同时间内R1、R2产生的热量之比Q1：Q2=______。
【答案】
【解析】
[1]如图所示，当开关S断开，甲、乙两表均为电流表，则R1与R2并联，甲电流表测R2电流，乙电流表测电路干路电流，因为
根据并联电路电流规律可得
则
根据并联电路电压规律
由欧姆定律，可得
，
则
则
[2]当开关S闭合，甲、乙两表均为电压表时，则R1与R2串联，乙电压表测R2两端电压，甲电压表测电源电压，因为
由欧姆定律和串联电路电流规律可得
，
则
根据串联分压规律，则
[3] R1与R2串联，相同时间内，两个电阻产生的电热，由焦耳定律可得
，
则
12．一台直流电动机额定电压为220V，其电阻为1Ω。正常工作时通过的电流为20A，则该电动机的额定功率是_______kW，电动机连续正常工作10min，电动机因本身有电阻而发热损失的电能为_______J。
【答案】4.4 2.4×105
【解析】
[1]电动机的额定功率：
P=UI=220V×20A=4400W=4.4kW；
[2]电动机因本身有电阻而发热损失的电能为：
Q=I2Rt=（20A）2×1Ω×600s=2.4×105 J。
三、实验题
13．在探究影响电流热效应的因素的实验中：
(1)为了探究电流通过电阻产生的热量与电流的关系，小明设计了甲图装置，在烧瓶内安装一根电阻丝，并插入一支温度计，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，下面的探究实例中，也是采用这种研究方法的是______；
A．探究电流与电压、电阻的关系
B．用总电阻表示同一段电路中串联的两个电阻
C．在探究影响动能大小因素的实验中，小车动能的大小通过木块移动的距离来比较
(2)小明先测量烧瓶内煤油的温度后，闭合开关，通电30 s再测量烧瓶内煤油的温度，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（见下表）：
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
由此得出：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______（填A或B）烧瓶中的电阻与甲图中的烧瓶电阻______（填串联或并联）；（本题中，三个烧瓶中的液体质量相等）
(4)小明提议利用上述实验装置改做比较水和煤油比热容的大小的实验，则他应选择乙图中______（填A或B）烧瓶与甲图中的烧瓶并联，并将其中一烧瓶中的液体换成______。
【答案】温度计示数的变化 C 越大 越多 B 串联 A 等质量的水
【解析】
(1)[1]为了探究电流通过电阻产生的热量与电流的关系，在烧瓶内安装一根电阻丝，通过比较温度计示数的变化来判断相同时间内不同电流产生的热量多少，该实验用到了转换法。
[2] A．探究电流与电压、电阻的关系采用的是控制变量法，故A不符合题意；
B．用总电阻表示同一段电路中串联的两个电阻采用的是等效替代法，故B不符合题意；
C．在探究影响动能大小因素的实验中，小车动能的大小不能直接显示，通过木块移动的距离来比较，采用的是转换法，故C符合题意。
故选C。
(2)[3][4]通过表中数据可得，在通电时间相等时，电流越大，产生的热量越多。
(3)[5][6]若要探究电流通过电阻产生热量与电阻的关系，应该控制电流相同，改变电阻大小，因此要选择乙图中的B烧瓶中的电阻与甲图中的烧瓶电阻串联。
(4)[7][8]比较水和煤油比热容的大小，则他可以用乙图中A与甲图中的电阻并联，这样通过的电流是相等，并将其中一烧瓶中的液体换成等质量的水，相同时间内电阻放出的热量相同，比较水和煤油的温度变化，即可得出比热容的大小。
四、作图题
14．在探究“电流热效应与哪些因素有关”的实验中，小明要用如图所示的实验器材探究电流一定时，电流热效应与电阻的关系。请你用笔画线代替导线，帮他把电路连接完整。
（____）
【答案】
【解析】
探究电流热效应与电阻关系时，应控制电流和通电时间相同，故电路为串联电路，把5Ω和10Ω电阻接入电路，滑动变阻器采用一上一下的接法，如图所示：
。
五、计算题
15．如图所示的电路中，电源电压U＝6V，电阻R1＝6Ω，电阻R2＝4Ω，求：
(1)只闭合S1，通过R1的电流是多大？
(2)只闭合S2，通电10s的时间内电流通过R2产生的电热是多少？
(3)当三个开关处于何种状态时，整个电路消耗的电功率最大？求出此时的最大电功率。
【答案】(1) 1A ；(2) 14.4J； (3) 15W
【解析】
(1)只闭合S1时，电路为的简单电路，则通过的电流：
(2)只闭合S2时，与串联，因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，所以，电路中的电流
通电10s的时间内电流通过产生的电热
(3)当开关S1、S3闭合，S2断开时，两电阻并联，电路中的总电阻最小，由可知，电源的电压一定时电功率最大；因并联电路中总电阻的倒数等于各分电阻倒数之和，
所以，电路中的总电阻
电路的最大总功率
答：(1)只闭合S1，通过R1的电流是1A；
(2)只闭合S2，通电10s的时间内电流通过产生的电热是14.4J；
(3)当开关S1、S3闭合，S2断开时，整个电路消耗的电功率最大，此时的最大电功率为15W。
16．近来网上热卖的空气炸锅，可以不用或少用油制作炸制食品。实际就是利用风扇将电热管产生的热量吹向食品进行加热，形象一点就是在锅里放了一台吹风机，用热风吹食物。其内部电路原理如图，相关参数如表。试求：
额定电压
220V
电源频率
50HZ
热风功率
1210W
冷风功率
110W
（1）热风加热时电路中的总电流；
（2）正常工作时电热管的电阻；
（3）图中电动机线圈的电阻为10Ω，1min内电流通过电动机线圈产生的热量。
【答案】（1）5.5A；（2）44Ω；（3）150J
【解析】
(1)由表格可知，热风加热时功率P=1210W，根据P=UI可得热风加热时电路中的总电流
(2)正常工作时，由表格可知，冷风功率为P2=110W，根据P=UI可得通过电风扇的电流
则通过电热管的电流为
根据可得电热管的电阻
(3)由(2)可知通过电动机的电流为0.5A，根据焦耳定律可得1min内电流通过电动机线圈产生的热量
答：(1)热风加热时电路中的总电流5.5A；
(2)正常工作时电热管的电阻为44Ω；
(3)1min内电流通过电动机线圈产生的热量150J。
16.4 科学探究：电流的热效应
基础巩固
一、单选题
1．如图所示，在左、右两个相同容器中分别装有初温均为20的等量的水，通电一段时间后，左、右两容器中水的温度分别上升到80和40，由此可知（ ）
A．R1=2R2 B．R1=4R2 C．R1=3R2 D．R1=9R2
【答案】C
【解析】
两容器内装有质量和初温都相等的水，通电一段时间后，左、右两容器中水的温度分别上升到80和40，则左边容器内水升高的温度为
80-20=60
右边容器内水升高的温度为
40-20=20
升高的温度之比为
60∶20=3∶1
根据公式可知，水吸收的热量之比为3∶1，即R1和R2放出的热量之比为3∶1，由于电流和通电时间相同，根据可知，电阻之比等于热量之比，即
R1=3R2
故选C。
2．在探究电流产生的热量与什么因素有关时，小李设计了如图的实验装置．甲、乙两个透明容器中密封着等量的空气，里面各放有一根5Ω的电阻丝，其中乙容器将一个5Ω的电阻丝与容器内5Ω电阻丝并联，两个U型管中装有等量的水．把这个装置接入电源，利用这套装置可来探究电流产生热量
A．与电压的关系 B．与电阻的关系 C．与电流的关系 D．与电能的关系
【答案】C
【解析】
图中两个相同的电阻串联，通电时间和电阻相同，当给其中一个并联一个电阻时，电阻的电流改变，探究电流产生热量跟电流关系．
故选C．
3．如图所示，将三个相同空烧瓶口分别用完全相同的气球密封，将多个阻值相同的电阻R以不同的连接方式接入电路中，通电一段时间后体积变化最大的气球是（ ）
A．a B．b C．c D．三个相同
【答案】B
【解析】
由图示电路可知，三部分电阻丝串联接入电路，则通过三部分电阻的电流I与通电时间t都相等，因为电阻R阻值相同，根据电阻大小影响因素，则两个电阻R串联总电阻最大，两个电阻R并联总电阻最小，则可得三个瓶内的电阻大小关系
由焦耳定律可知
所以，b气球所在瓶内电阻产生的电热最多，c气球所在瓶内电阻产生的电热最少，产生电热的多少通过气球的体积变化来反映，所以b瓶中的电阻丝阻值最大，放出的热量最多，瓶中气体温度最高，气球的体积变化最大；故ACD不符合题意，B符合题意。
故选B。
4．下列家用电器中不属于电热器的是（ ）
A．电炒锅 B．电熨斗 C．电冰箱 D．电暖箱
【答案】C
【解析】
电能的消耗全部产生热量的用电器就是电热器，电炒锅、电熨斗和电暖箱都是利用电热工作的，不属于电热器的是电冰箱。
故选C。
5．甲乙两电阻串联在电路中，闭合开关后，发现甲产生的焦耳热比乙产生的焦耳热多，则以下说法错误的是（ ）
A．通过甲的电流大 B．加在甲两端的电压大
C．通过两电阻的电流一样大 D．甲的电阻比乙的电阻大
【答案】A
【解析】
AC．甲乙两电阻串联在电路中，闭合开关后流过的电流相同，故A错误、C正确，A符合题意、C不符合题意；
BD．根据，甲产生的焦耳热比乙产生的焦耳热多，则说明甲的电阻比乙的电阻大、加在甲两端的电压大，故BD正确，BD不符合题意。
故选A。
6．电炉通电一段时间后，电炉丝热得发红，而与电炉丝相连的导线却几乎不发热，这主要是因为（ ）
A．通过导线的电流大于通过电炉丝的电流
B．导线的电阻远大于电炉丝的电阻
C．通过导线的电流小于通过电炉丝的电流
D．导线的电阻远小于电炉丝的电阻
【答案】D
【解析】
电炉丝与导线串联，通过它们的电流I和通电时间t相等，由于Q=I2Rt，R电炉丝＞R导线，即电阻越大，相同时间内产生的热量越多，故选D。
7．下列家用电器中，利用电流热效应工作的是（ ）
A．抽油烟机 B．电视机
C．电饭煲 D．电风扇
【答案】C
【解析】
抽油烟机、电风扇、主要是把电能转化为机械能，电视机主要是把电能转化为声能和光能，只有电饭锅是把电能转化为内能，是利用电流的热效应。故选C。
8．为了探究电流通过导体产生的热量跟什么因素有关，某同学将两段阻值不同的电阻丝R1、R2分别密封在两个完全相同的烧瓶中，并设计了如图所示的甲、乙两套装置，已知两套装置所用蓄电池电压相等且保持不变，R1
A．比较相同通电时间内a、c两支温度计示数变化情况，可探究电流产生的热量与电压是否有关
B．甲装置可探究电流通过导体产生的热量与电流是否有关，用到了控制变量法
C．在此实验中，电流通过导体产生热量的多少是通过温度计示数变化的大小体现，使用了转换法
D．在相同的通电时间内，d温度计所在烧瓶中的电阻丝产生的热量最多
【答案】C
【解析】
A．甲和乙中两端的电压和通过的电流都不一样，没有控制变量唯一，不能电流产生的热量与电压是否有关，故A错误；
B．甲装置是串联电路，电流处处相等，不能探究电流通过导体产生的热量与电流是否有关，故B错误；
C．电流通过导体产生热量的多少不能直接显示，通过温度计示数变化的大小体现利用到了转换法，故C正确；
D． 由公式
可知，甲中电阻串联，各电阻电压小于电源电压，乙图中两电阻并联，两电阻电压等于电源电压，又R1
A． B．
C． D．
【答案】C
【解析】
A．计算器主要将电能转化为光能和声能，不是利用电流的热效应，故A不符合题意．
B．电风扇主要将电能转化为机械能，利用电流的磁效应，不是利用电流的热效应，故B不符合题意．
C．电暖气将电能转化为内能，是利用电流热效应工作的，故C符合题意为答案．
D．电视机主要将电能转化为光能和声能，不是利用电流的热效应，故D不符合题意故选C。
10．某实验装置如图。甲、乙两烧瓶中液体质量相同但电阻丝的阻值不同。利用此装置和秒表可以探究哪些物理问题呢?下列相关说法中不正确的是（ ）
A．若两烧瓶中液体种类相同，可以探究电流产生的热量与电流大小的关系
B．若两烧瓶中液体种类相同，可以探究电流产生的热量与电阻大小的关系
C．若两烧瓶中液体种类不同，可以探究电流产生的热量与电流大小的关系
D．若两烧瓶中液体种类不同，可以探究不同物质吸热升温现象
【答案】D
【解析】
由图可知两电阻丝串联，相同的电阻丝在相同时间内产生的热量相同，所以实验中可用通电时间来间接反映液体吸收热量的多少，并通过温度计的变化来判断两种液体的吸热能力：
A．根据，若两烧瓶中液体种类相同，由于电流相同而电阻不同，故可以探究电流产生的热量与电流大小的关系，故A正确，A不符合题意；
B．根据，若两烧瓶中液体种类相同，由于电流相同而电阻不同，可以探究电流产生的热量与电阻大小的关系，故B正确，B不符合题意；
C．根据，若两烧瓶中液体种类不同，由于电流相同而电阻不同，可以探究电流产生的热量与电流大小的关系，故C正确，C不符合题意；
D．若两烧瓶中液体种类不同，根据控制变量法的思想，应控制两个电阻相同时才可以探究不同物质吸热升温现象，故D错误，D符合题意。
故选D。
二、填空题
11．英国物理学家_____最先通过实验精确确定了电流通过导体产生的热量与电流、电阻和通电时间之间的定量关系．从能量转化的角度看，电热器的电热丝工作时是将电能转化为_____．
【答案】焦耳 内
【解析】
1840年，英国科学家焦耳最先精确地确定了电流产生的热量跟电流、电阻和时间的关系；从能量转化的角度看，电热器的电热丝工作时是将电能转化为内能．
12．电风扇正常工作的同时要产生小部分热量，这是电流的_____ 效应，一台标有“220V、110W”的电风扇，线圈电阻是2Ω，工作1min消耗的电能是_____J，产生的热量是_____J。
【答案】热 6600 30
【解析】
[1]电风扇正常工作的同时要产生小部分热量，这是电流的热效应所造成的。
[2]根据电功公式可得，其消耗的电能为
[3]根据电功率公式可得电风扇正常工作时的电流为
根据焦耳定律可知，产生的热量为
三、实验题
13．在探究“电流通过导体时产生热量的多少跟什么因素有关”的实验中，实验装置的一部分如图所示，两烧瓶A、B中煤油质量相等，两只温度计的示数相同，电阻丝的阻值R1＞R2。
(1)烧瓶中不装水而装煤油，一方面是因为水是________；另一方面是因为水的比热容较__________。（选填“大”或“小”）。
(2)开关接在干路，是为了控制_________相同。
(3)闭合开关后，通电一段时间后，会发现________（选填“A”或“B”）瓶中温度计的示数上升较快。
【答案】导体 大 通电时间 B
【解析】
(1)[1]日常情况下的水具有导电性，是导体，液体自身导电对实验会造成影响。
[2]水的比热容较大，吸收相同的热量温度变化的慢。
(2)[3]开关接在干路，控制整个电路的通断，使得两电阻的通电时间相同，比较产生热量的多少。
(3)[4]由题意知，电阻丝的阻值R1>R2，由图可知两电阻并联，电压相等，根据，加热时间相同，电压相同，电阻越小，产生的热量越多；闭合开关后，通电一段时间后，会发现B瓶中温度计的示数上升较快。
四、作图题
14．在研究电流通过导体产生的热量与哪些因素有关的实验中，用到图所示的实验器材．若探究电流通过导体产生的热量与电流的关系，请你用笔画线代替导线在图中选择合适的 器材完成实验电路的连接．
（______）
【答案】
【解析】
探究电流通过导体产生的热量与电流的关系时，需控制电阻和通电时间相同，所以选择两个相同的电阻串联；从电源正极依次串联滑动变阻器、右侧电阻装置以及开关回到电源负极；如下图所示：
五、计算题
15．如图所示的电路中，只闭合S1时，通过R2的电流是1.5 A，R1＝30 Ω，R2＝20 Ω．求：
（1）电源电压是多大；
（2）只闭合S2时，通电20 s电流通过R1产生的电热是多少；
（3）使开关通断情况发生变化，整个电路消耗的最小电功率P和最大电功率P′之比是多少．
【答案】（1）30V；（2）216J；（3）6：25．
【解析】
（1）由图知，当只闭合开关S1时，只有R2接入电路，
根据欧姆定律可得，电源电压为：
U=U2=IR2=1.5A×20Ω=30V；
（2）当只闭合S2时，R1与R2串联，电路的总电阻：R=R1+R2=30Ω+20Ω=50Ω；
此时电路中的电流：；
通电20s电流通过R1产生的电热：Q=I12R1t=（0.6A）2×30Ω×20s=216J；
（3）当只闭合S2时，R1与R2串联，总电阻最大，电路中电流最小，整个电路消耗的功率最小，由（2）可知，电流中的最小电流I小=0.6A，
则整个电路消耗的最小电功率：P=UI小=30V×0.6A=18W；
当S1、S3闭合，S2断开时，R1与R2并联，总电阻最小，电流最大，此时电路消耗的功率最大，则R1与R2并联时整个电路消耗的最大电功率：
；
所以，整个电路消耗的最小电功率P和最大电功率P′之比：．
重点突破
一、单选题
1．下列说法正确的是（ ）
A．电饭煲是利用电流的磁效应工作的
B．城市中建设人工湖可以调节气温，利用了水的比热容大的原理
C．飞机在天空飞行时，机翼上方的压强大于下方的压强
D．在微观粒子中，空间尺度从大到小的排列是：电子、原子核、原子、分子
【答案】B
【解析】
A．家用电饭煲加热食物主要利用了电流的热效应，而不是磁效应，故A错误；
B．因为水的比热容较大，白天，相同质量的水和沙石比较，吸收相同的热量，水的温度升高的少；夜晚，放出相同的热量，水的温度降低的少，使得昼夜的温差小，能有效调节气候；故B正确；
C．由于机翼都做成上凸下平的形状，在相同的时间内，通过机翼的上方气流通过时经过的路程大，速度大；下方气流通过时经过的路程小，速度小，根据流速大的地方压强小，机翼下方压强大于上方压强，机翼在压强差下产生向上的升力，故C错误；
D．在微观粒子中，空间尺度从小到大的排列是：电子、原子核、原子、分子，选项中的说法搞反了，故D错误。
故选B。
2．为了探究电流产生的热量跟什么因素有关，某同学设计了如图所示的装置。将两段阻值不同的电阻丝分别密封在两个完全相同的小塑料盒中，塑料盒内分别插着相同的温度计，电源电压不变。闭合开关，相同时间内A的温度计温度上升快，则下列说法不正确的是（ ）
A．相同时间内电阻R1产热量多
B．电阻R1＞R2
C．R1两端电压大于R2两端的电压
D．该实验为探究电流产生的热量与电流大小是否有关
【答案】D
【解析】
根据图可知，该电路为串联电路，在串联电路中各处的电流是相同的；相同时间内A的温度计温度上升快，说明R1产生的热量多，在电流和通电时间相同时，电阻越大，产生的热量越多，即电阻R1＞R2；电流和通电时间相同，电阻不同，所以探究的是电流产生的热量与电流大小是否有关；根据U＝IR可知，R1两端电压大于R2两端的电压，故ABC正确，ABC不符合题意，D不正确，D符合题意。
故选D。
3．如图所示，已知电阻、，当开关闭合后，下列说法正确的是（ ）
A．通过与的电流之比为
B．相同时间内与产生的热量之比为
C．与两端的电压之比为
D．与消耗的电功率之比为
【答案】B
【解析】
A．两电阻串联，串联电路各处的电流相等，通过与的电流之比为，故A错误；
BCD．因为
根据，在通电时间和电流相同的条件下，产生的热量与电阻成正比， 相同时间内与产生的热量之比为，故B正确；
根据，在电流不变时，电压与电阻成正比，故与两端的电压之比为，故C错误；
根据，在电流不变时，电功率与电压成正比，与消耗的电功率之比为，故D错误。
故选B。
4．将规格都是“220V 180W”的电冰箱、电脑和电烙铁，分别接入同一家庭电路中，若通电时间相同，则下列说法正确的是（ ）
A．电冰箱产生的热量最多 B．电脑产生的热量最多
C．电烙铁产生的热量最多 D．三者产生的热量一样多
【答案】C
【解析】
因为，接在家庭电路中，U=220V，所以，三种用电器的实际功率
P实=P额=180W
又因为W=Pt，用电器工作时间t相等，所以，三种用电器消耗的电能相同；因为，电冰箱与电脑工作时，把一部分电能转化为机械能，产生的热量小，电烙铁工作时电热丝产生热量，把电能全部转化为热量；所以，产生热量最多的是电烙铁，故ABD错误，C正确。
故选C。
5．利用图中5个阻值相等的电阻完成“焦耳定律”的探究实验，以下说法错误的是（ ）
A．本实验采用的研究方法有“控制变量法”和“转换法”
B．通电后会发现在相同时间内乙产生的热量是丙产生热量的2倍
C．若要探究导体的电阻对电热的影响，应该选择观察甲、乙
D．图丙中外接 5Ω 电阻的作用是改变流过电阻D的电流，使通过电阻A、D的电流不同
【答案】B
【解析】
A．研究电热与多个因素的关系时，运用了控制变量法；电热的多少是通过U形管中液面高度差显示出来的——转换法。A选项正确，不符合题意；
B．乙中电阻是丙中电阻值的2倍；由于丙外那个电阻的分流作用，乙电流为丙中电流的2倍，根据焦耳定律可以知道，乙中电热为丙中电热的8倍。B选项符合题意；
C．甲与乙串联，通过的电流相等，通电时间相等，只是电阻值不同，因而观察甲乙可以探究电热与电阻的关系。C选项正确，不符合题意；
D．丙外接了一个电阻，与丙中的电阻D并联，并联电路具有分流作用。D选项正确，不符合题意。
故选B。
6．对如图所示实验描述正确的是（ ）
A．甲图可测出大气压的值
B．乙图可研究电流产生热量与电阻大小有关
C．丙图可以得出牛顿第一定律
D．丁图可探究摩檫力与接触面粗糙程度的关系
【答案】B
【解析】
A．通过液体压强计U形管液面的高度差可比较液体压强的大小，但不能准确测量出液体压强的大小，故A错误；
B．图中两不同阻值的电阻丝串联，电流通过时产生热量，导致两容器中气体膨胀，通过两 U形管中液面的高度差可反映产生的热量多少；根据串联电路电流的规律，通过两电阻丝的电流相等，又通电时间相同，故可研究电流产生的热量与电阻的关系，故B正确；
C．利用弹片弹飞托片，金属块落在立杆上，演示了静止的物体在不受力时保持静止；因为实际中不受力的物体是不存在的，所以，牛顿第一定律不能用实验直接演示，但是我们可以通过物体惯性表现出的现象加上合理的推理来说明牛顿第一定律的真实性，故C错误；
D．探究摩擦力与接触面粗糙程度的关系，应控制压力相同，改变接触面粗糙程度，水平匀速拉动弹簧测力计，读出弹簧测力计示数；图中压力不同，所以不能探究摩檫力与接触面粗糙程度的关系，故D错误。
故选B。
7．在探究电流通过导体产生的热量跟什么因素有关的实验中，某同学将两只阻值不同的电阻丝R1、R2分别密封在两个完全相同的烧瓶中，并设计了如图所示的装置。已知R1
A．在相同的通电时间内，电阻丝R2产生的热量较多
B．此装置可探究电流通过导体产生的热量与电阻大小是否有关
C．R1、R2串联是为了控制电流大小一定
D．电流通过导体产生的热量的多少是通过电阻大小来体现的
【答案】D
【解析】
A．已知R1
C．串联电路中电流是相等的，两个电阻为了控制电流大小一定，C选项正确，不符合题意；
D．在此实验中，电流产生热量的多少是通过温度计示数的变化显示出来的。D选项错误，符合题意。
故选D。
8．下列四种用电器，其中主要是利用电流热效应来工作的是（ ）
A．电风扇
B．电冰箱
C．电视机
D．电水壶
【答案】D
【解析】
A．电风扇工作时，主要是电能转化为机械能，不是利用电流的热效应，故A不符合题意；
B．电冰箱是利用通电线圈在磁场中受到磁场力而转动，将电能转化成机械能，不是利用电流的热效应，故B不符合题意；
C．电视机、电脑工作时主要转化为光能和声能，不是利用电流的热效应，故C不符合题意；
D．电饭锅工作时，电能转化为内能，是利用电流的热效应，故D符合题意。
故选D。
9．如图是“探究电流通过导体时产生热量的多少与什么因素有关”的实验装置。通电前，A 、 B 两个 U 型管中的液面相平，通电一段时间后，通过 R1、R2 的电流分别为 I1、I2，则（ ）
A．I1>I2，A 管中的液面较高
B．I1>I2，A 管中的液面较低
C．I1=I2，A 管中的液面较高
D．I1=I2，两管中的液面一样高
【答案】A
【解析】
由图可知，右侧两电阻丝并联后与左侧电阻丝串联，并联电路中干路电流等于各支路电流之和，所以
由可知，通电时间相同时
所以左侧电阻产生的热量较多，密闭空气吸收热量后，体积不变，压强变大，左侧容器内气体的压强与大气压的差值较大，A玻璃管液面较高。
故选A。
10．如图甲图是小灯泡L和电阻R2的I-U图象。将小灯泡L、电阻R1和R2接入乙图所示电路中，电源电压恒定不变，只闭合开关S1时，电流表示数为0.8A；只闭合开关S3时，小灯泡L的实际功率为1.2W。下列说法正确的是( )
A．只闭合开关S3时，小灯泡的电阻为5Ω
B．只闭合开关S1时，电路总功率为9.6W
C．R1的电阻为5Ω
D．所有开关都闭合，在15s内电路中产生的总热量为3200J
【答案】C
【解析】
由图知，电阻为定值电阻，其阻值为
只闭合开关S1时，电阻与灯L串联，电流表测的是整个电路的电流，由甲图知，当时，灯两端的电压为，由此可得电源电压
①
当只闭合开关S3时，电阻与灯L串联，灯消耗的实际功率为1.2W，图甲知，当时，，灯消耗的功率为
两端的电压为
根据串联电路电压的特点，可知电源电压为
A．当只闭合开关S3时，根据欧姆定律可得，可得此时灯L的电阻为
故A错误；
B．只闭合开关S1时，电路中消耗的总功率为
故B错误；
C．将U值代入①得
解得
D．所有开关都闭合时，R1和R2并联，灯被短路，在15s内电路中产生的总热量为
故D错误。
故选C。
二、填空题
11．如图所示，当开关S断开，甲、乙两表均为电流表，若两表示数之比I甲：I乙=1：4，R1：R2=______；当开关S闭合，甲、乙两表均为电压表时，则两表示数之比U甲：U乙=______；相同时间内R1、R2产生的热量之比Q1：Q2=______。
【答案】
【解析】
[1]如图所示，当开关S断开，甲、乙两表均为电流表，则R1与R2并联，甲电流表测R2电流，乙电流表测电路干路电流，因为
根据并联电路电流规律可得
则
根据并联电路电压规律
由欧姆定律，可得
，
则
则
[2]当开关S闭合，甲、乙两表均为电压表时，则R1与R2串联，乙电压表测R2两端电压，甲电压表测电源电压，因为
由欧姆定律和串联电路电流规律可得
，
则
根据串联分压规律，则
[3] R1与R2串联，相同时间内，两个电阻产生的电热，由焦耳定律可得
，
则
12．一台直流电动机额定电压为220V，其电阻为1Ω。正常工作时通过的电流为20A，则该电动机的额定功率是_______kW，电动机连续正常工作10min，电动机因本身有电阻而发热损失的电能为_______J。
【答案】4.4 2.4×105
【解析】
[1]电动机的额定功率：
P=UI=220V×20A=4400W=4.4kW；
[2]电动机因本身有电阻而发热损失的电能为：
Q=I2Rt=（20A）2×1Ω×600s=2.4×105 J。
三、实验题
13．在探究影响电流热效应的因素的实验中：
(1)为了探究电流通过电阻产生的热量与电流的关系，小明设计了甲图装置，在烧瓶内安装一根电阻丝，并插入一支温度计，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，下面的探究实例中，也是采用这种研究方法的是______；
A．探究电流与电压、电阻的关系
B．用总电阻表示同一段电路中串联的两个电阻
C．在探究影响动能大小因素的实验中，小车动能的大小通过木块移动的距离来比较
(2)小明先测量烧瓶内煤油的温度后，闭合开关，通电30 s再测量烧瓶内煤油的温度，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（见下表）：
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
由此得出：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______（填A或B）烧瓶中的电阻与甲图中的烧瓶电阻______（填串联或并联）；（本题中，三个烧瓶中的液体质量相等）
(4)小明提议利用上述实验装置改做比较水和煤油比热容的大小的实验，则他应选择乙图中______（填A或B）烧瓶与甲图中的烧瓶并联，并将其中一烧瓶中的液体换成______。
【答案】温度计示数的变化 C 越大 越多 B 串联 A 等质量的水
【解析】
(1)[1]为了探究电流通过电阻产生的热量与电流的关系，在烧瓶内安装一根电阻丝，通过比较温度计示数的变化来判断相同时间内不同电流产生的热量多少，该实验用到了转换法。
[2] A．探究电流与电压、电阻的关系采用的是控制变量法，故A不符合题意；
B．用总电阻表示同一段电路中串联的两个电阻采用的是等效替代法，故B不符合题意；
C．在探究影响动能大小因素的实验中，小车动能的大小不能直接显示，通过木块移动的距离来比较，采用的是转换法，故C符合题意。
故选C。
(2)[3][4]通过表中数据可得，在通电时间相等时，电流越大，产生的热量越多。
(3)[5][6]若要探究电流通过电阻产生热量与电阻的关系，应该控制电流相同，改变电阻大小，因此要选择乙图中的B烧瓶中的电阻与甲图中的烧瓶电阻串联。
(4)[7][8]比较水和煤油比热容的大小，则他可以用乙图中A与甲图中的电阻并联，这样通过的电流是相等，并将其中一烧瓶中的液体换成等质量的水，相同时间内电阻放出的热量相同，比较水和煤油的温度变化，即可得出比热容的大小。
四、作图题
14．在探究“电流热效应与哪些因素有关”的实验中，小明要用如图所示的实验器材探究电流一定时，电流热效应与电阻的关系。请你用笔画线代替导线，帮他把电路连接完整。
（____）
【答案】
【解析】
探究电流热效应与电阻关系时，应控制电流和通电时间相同，故电路为串联电路，把5Ω和10Ω电阻接入电路，滑动变阻器采用一上一下的接法，如图所示：
。
五、计算题
15．如图所示的电路中，电源电压U＝6V，电阻R1＝6Ω，电阻R2＝4Ω，求：
(1)只闭合S1，通过R1的电流是多大？
(2)只闭合S2，通电10s的时间内电流通过R2产生的电热是多少？
(3)当三个开关处于何种状态时，整个电路消耗的电功率最大？求出此时的最大电功率。
【答案】(1) 1A ；(2) 14.4J； (3) 15W
【解析】
(1)只闭合S1时，电路为的简单电路，则通过的电流：
(2)只闭合S2时，与串联，因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，所以，电路中的电流
通电10s的时间内电流通过产生的电热
(3)当开关S1、S3闭合，S2断开时，两电阻并联，电路中的总电阻最小，由可知，电源的电压一定时电功率最大；因并联电路中总电阻的倒数等于各分电阻倒数之和，
所以，电路中的总电阻
电路的最大总功率
答：(1)只闭合S1，通过R1的电流是1A；
(2)只闭合S2，通电10s的时间内电流通过产生的电热是14.4J；
(3)当开关S1、S3闭合，S2断开时，整个电路消耗的电功率最大，此时的最大电功率为15W。
16．近来网上热卖的空气炸锅，可以不用或少用油制作炸制食品。实际就是利用风扇将电热管产生的热量吹向食品进行加热，形象一点就是在锅里放了一台吹风机，用热风吹食物。其内部电路原理如图，相关参数如表。试求：
额定电压
220V
电源频率
50HZ
热风功率
1210W
冷风功率
110W
（1）热风加热时电路中的总电流；
（2）正常工作时电热管的电阻；
（3）图中电动机线圈的电阻为10Ω，1min内电流通过电动机线圈产生的热量。
【答案】（1）5.5A；（2）44Ω；（3）150J
【解析】
(1)由表格可知，热风加热时功率P=1210W，根据P=UI可得热风加热时电路中的总电流
(2)正常工作时，由表格可知，冷风功率为P2=110W，根据P=UI可得通过电风扇的电流
则通过电热管的电流为
根据可得电热管的电阻
(3)由(2)可知通过电动机的电流为0.5A，根据焦耳定律可得1min内电流通过电动机线圈产生的热量
答：(1)热风加热时电路中的总电流5.5A；
(2)正常工作时电热管的电阻为44Ω；
(3)1min内电流通过电动机线圈产生的热量150J。
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