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苏科版九年级全册电热器 电流的热效应习题
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这是一份苏科版九年级全册电热器 电流的热效应习题，共29页。
3 电热器 电流的热效应
第1讲 焦耳定律
[学习目标]
1. 知道电流的热效应；
2. 理解焦耳定律，知道电流通过导体时产生热的多少与哪些因素有关；
1． 电流的热效应：电流通过导体时_______转化为_______，这种现象叫做电流的热效应。
2． 电热器：主要利用电流的热效应工作的装置，常见的电热器有：电炉、电烙铁、电热毯、电水壶、电饭煲、电暖器、饮水机等。
3． 焦耳定律：电流通过导体产生的_______，与_______正比，与导体的_______成正比，与通电_______成正比。
4． 焦耳定律公式：_______。式中单位Q→焦(J)；I→安(A)；R→欧(Ω)；t→秒。
5． 当电流通过导体做的_______(电功)全部用来产生_______(电热)，则有_______，可用电功公式来计算Q，如电热器、纯电阻就是这样的。
6． 两类用电器
① ______________：电流通过时将电能_______转化为内能的用电器。
② ______________：电流通过时只有_______电能转化为内能的用电器。
一、 电流的热效应
1． 电流的热效应：导体中有电流通过时会发热，将电能转化为内能，这种现象叫电流的热效应。
2． 两类用电器：
① 纯电阻用电器：电流通过时将电能全部转化为内能的用电器。如电饭煲、电炉、电熨斗、电烙铁、电取暖器、电热水器等单纯用来发热的用电器。
② 非纯电阻用电器：电流通过时只有部分电能转化为内能的用电器。如电风扇、电动机、电脑、电视机等，这类用电器除部分电能转化为内能外，大部分电能会转化成其他形式的能。
二、 影响电流产生热量的因素
1． 实验方法：控制变量法和转换法。
电阻R/Ω
R1
R2
电流I/A
产生热量(多/少)
2． 实验步骤：
① 检查两个U形管中液柱的高度是否相平，如果不相平，则需要进行调整。把两个密闭容器中的电阻丝串联。
② 断开开关，根据电路图连接实物，如图。检查电路，把滑动变阻器滑片P移到阻值最大端。
③ 闭合开关，调节滑片P到达某位置，读出此时电流的大小(要使缩短实验时间，电流可适当大一些)，此时电流表的示数等于电阻R1中电流大小，电阻R2中的电流等于电流表读数的一半。
④ 观察两U形管中液柱高度的变化，把实验数据填入表中。
⑤ 整理实验器材，实验完毕
⑥ 分析论证：在研究电热与电阻关系的实验中，利用两个电阻串联的电流相等，与电阻大的密闭容器中的U形管中液面高，说明容器内空气受热膨胀较大，温度更高，电流通过电阻产生热量多。即在电流和通电时间相同时，电阻越大，电流通过电阻产生的热量越多。
在研究电流与电流关系的实验中，在电阻R2两端再并联一个相同的电阻，并联分电流，所以R2的电流就是干路R1电流的一半。分析实验数据，电阻R1所在容器液柱上升的较高，说明R1放出热量较多。在电阻和通电时间相同时，电流越大，电流通过电阻产生热量越多。
电热与通电时间的关系可以通过实验过程体现出来，对于某一个电阻丝所在容器，通电时间越长，液柱上升的越高，说明通电时间越长，电流通过电阻产生热量越多，没有必要再单独通过实验来探究。
通过本次实验可以得出电流通过电阻产生热量的多少与电流、电阻和通电时间都有关。电流越大、电阻越大、通电时间越长，电流通过电阻产生热量越多。
3． 结论
① 在电流和电阻相同的情况下，通电时间越长，产生的热量越多。
② 在电流、通电时间相同的情况下，电阻越大，产生的热量越多。
③ 在通电时间、电阻相同的情况下，电流越大，产生的热量越多。
知识点一：电流热效应
【探究重点】
注意能量的转化；注意两类用电器的区分
【例题精讲】
1. 下列措施中，属于利用电流热效应的是 ( )
A．电视机的后盖有很多孔 B．电饭锅的发热板装在底部
C．与空调器相连的导线很粗 D．电脑的主机中安装微型风扇
【巩固训练】
2. 如图所示的四种家用电器中，利用电流热效应工作的是( )
A．抽油烟机 B．电风扇
C．电视机 D．电热水壶
知识点二：探究电流热效应的因素
【探究重点】
注意控制变量法的应用；
【例题精讲】
3. (2021·辽宁辽宁·中考真题)如图所示的自制便携式封口机，使用电压为3V的电源，接通电路发热电阻温度升高，利用电流的______实现高温封口。阻值为1Ω的发热电阻10s内产生______J的热量。封口时总是把塑料袋烫坏，应将发热电阻换成阻值更______(填“大”或“小”)的。
【巩固训练】
4. 如图所示是小明“探究影响电流热效应的因素”的实验装置，在甲、乙两瓶中装入质量和初温均相同的煤油，R1、R2采用如图连接方式的目的是__________。闭合开关一段时间后，乙瓶中温度计的示数较高，由此说明通电导体产生的热量与__________有关。小华用相同装置(煤油质量也相等)同时进行实验，细心的小红看到小明和小华两组电阻丝阻值相等的烧瓶中，小华这一组的煤油升温比小明的快，比较发现：小华的滑动变阻器接入电路的阻值较小，根据这一现象，小红__________(选填“能”或“不能”)初步判断出通电导体产生的热量与通过导体的电流有关。
知识点三：焦耳定律计算
【探究重点】
电热Q与电能W的关系
电热和电功是两个完全不同的概念，只有在纯电阻电路(如电热器)中，Q = W。在纯电阻电路中，电流通过导体做功，将电能全部转化成内能，所以产生的电热与消耗的电能相等。则有Q = W。
而在非纯电阻电路中，Q
5. 某电热水壶标有“220V 1000W”字样，正常工作7min可将质量为1 kg的水从20℃加热至沸腾(标准大气压下)，水吸收的热量为___J，消耗的电能为___J。此过程中电热水壶的效率为___%。(c水= 4.2×103J/(kg·℃))
【巩固训练】
6. (2021·辽宁辽宁·中考真题)如图甲是一款可调温果汁加热鼎，图乙是其简化电路图。R1，R2均为加热电阻，当开关接1时，加热鼎处于保温挡。保温功率为275W。当开关接2时，加热鼎处于可调温挡，可调功率范围为275W-1100W。[果汁比热容取4.0×103J/(kg·℃)]求：
(1)加热鼎最大功率时电路中的电流；
(2)滑动变阻器R1的最大阻值；
(3)不计热量损失，加热鼎用最大功率对1kg果汁加热2min，果汁升高的温度。
知识点五：电流热效应实验
【探究重点】
注意控制变量法的应用
【例题精讲】
7. (2020·江苏省扬州市仪征市中考一模)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
【巩固训练】
8. (2021·辽宁辽宁·中考真题)如图是焦耳定律的实验装置，其中R1=5Ω，R2=R3=10Ω。只闭合S1可以探究电流产生热量与______的关系，若电路中的电流为0.1A，通电10min电阻R1产生的热量为______J。闭合S1和S2，通过R1的电流是R2的2倍，左侧U形管内液柱的高度差比右侧更大，这说明______(填“电流”或“电阻”)对产生热量多少影响更大。
1. 如图所示的用电器中，主要利用电流的热效应工作的是( )
A. 电视机B. 电脑音箱C. 电热杯D. 空气净化器
2. 江都城北的毛先生购买了一只电热水器，使用时发现通电不长时间，其电源线很热，甚至能闻出很浓的橡胶的焦味，于是毛先生决定用他学过的物理知识向消费者协会投诉，他可从下面哪个方面的鉴定提出投诉 ( )
A．电压太高 B．导线太短
C．导线太粗 D．导线太细
3. 如图是研究电流通过导体产生的热量与哪些因素有关的实验，下列正确的是( )。
A．甲实验中两个电阻串联只是为了保证流过两个电阻电流相等；
B．甲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1：2；
C．乙实验是为了研究电流产生的热量与电阻的关系；
D．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1：4
4. (2020·山东青岛市·中考真题)甲、乙两个电热器的电阻之比为，通电相同时间产生的热量之比为，则通过甲、乙的电流之比为( )
A． B． C． D．
5. 电热毯内的电阻丝断了。如果将电阻丝的两个断头接上后继续使用，电热毯的接头处很容易被烧焦，其原因是接头连接处接触不良，接头处电阻______(变大/变小)。接头处的电流______(大于/等于/小于)电阻丝的其它部分的电流，接头处两端的电压______(大于/等于/小于)220V。
6. (2020·四川成都市·九年级一模)某款迷你电炖盅有加热和保温两个档，加热档的功率为100W，如图是其简化的电路图，已知，电炖盅的旋钮开关处于图示位置时是______档，电炖盅在保温挡工作10min产生的热量是______J。
7. 为了探究电流通过电阻时产生的热量与哪些因素有关，某小组同学分别将阻值不同的电阻丝放入完全相同的两个杯子中，然后在两个相同的U形管中装入水后，将U形管接入杯中后密封(密封的空气质量相同且此时U形管内水面相平)。若通电一段时间后，电阻丝产生的热量使密闭空气膨胀，U形管中水面高度将发生变化，此变化反映了密闭空气温度的变化。实验时他们将两电阻串联接到电源两端，然后又将两电阻分别接到相同电源两端，通电相同的时间后实验现象如图(a)、(b)所示：
①分析比较图(a)甲、乙两U形管中水面高度的变化情况，可归纳得出的结论是：当通过电阻的电流、通电时间相同时，电阻的阻值大， 。
②分析比较图(b)甲、乙两U形管中水面高度的变化情况，可归纳得出的结论是： 。
1. 对于下面课本中的几个小实验，说法正确的是( )
A. 探究影响电流热效应的因素，通过煤油的温度变化来比较电阻丝产生热量的多少
B. 探究串、并联电路电流的特点时，应选择两个相同规格的灯泡进行实验
C. 在空气压缩引火仪实验中，第一次不成功后不停的一次次重复，就能成功
D. 利用“伏安法”测小灯泡电阻时，需要多次测量求平均值减小误差
2. (2020·湖南株洲市·中考真题)如图所示，长度、横截面积一样，材料不同的两个长方体电阻串联在电路中，电阻分别为R1=2Ω，R2=4Ω，在它们表面涂上厚度一样的蜡。现在闭合开关给它们通电，过一段时间后，我们观察到( )
A．R1上的蜡熔化得快 B．R2上的蜡熔化得快
C．R1、R2上的蜡熔化得一样快 D．无法比较
3. (2020·辽宁鞍山市·中考真题)某品牌电热水壶上标有“220V 1400W”的字样，小明发现烧水过程中电热水壶的发热体部分很快变热，但连接的导线却不怎么热，这是因为导线的电阻比发热体的电阻______。在额定电压下，电热水壶烧水3min，这段时间内电热水壶发热体产生的热量是______J。若发热体产生的热量全部被水吸收，能将______kg的水从20°C升高到100°C(c水=4.2×103J/(kg·°C))
4. 如图是探究“电流通过导体时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。
(1)实验中，观察U形管中液面高度差的目的是 ______ 。
(2)甲装置通电一段时间后， ______ (填“左”或“右”)侧容器中U形管中液面的高度差大。可得到的结论是： ______ 。
(3)如果乙装置中R3发生了断路，保证通电时间相同，与其完好时相比，则左侧U形管中液面的高度差将 ______ (填“变大”“变小”或“不变”)。
(4)利用甲装置还可以研究电压一定时，电流通过导体时产生热量与电阻的关系。可将甲装置做如下改动：将接在B接线柱上的导线改接在A处，再取一根导线连接在 ____ 两个接线柱之间即可。
5. (2020·山东临沂市·九年级二模)如图甲所示为灯泡和电动机的串联电路，电源电压为5V，电流表示数为0.3A，电动机线圈的电阻为0.5Ω，灯泡的I﹣U图象如图乙所示。则此时灯泡的电阻为______Ω(计算结果保留到小数点后一位)；通电1min电动机线圈放出的热量为______J。
6. 图甲是一种电热暖手宝，其主要参数如图乙所示，袋内通常用水来当吸热或放热的物质，使用前要先给其通电加热，如果在额定电压下加热10min，暖手宝内水的温度由原来的5℃上升至65℃，指示灯熄灭。[]
(1)袋内通常用水来当吸热或放热的物质，因为水的______；
(2)求在此加热过程中水吸收的热量是多少J？
(3)求此电热暖手宝的发热效率为多大？
1. (2020·吉林省第二实验学校九年级其他模拟)在家庭电路中，有时导线长度不够，需要把两根连接起来，而连接处往往比别处更容易发热，加速老化，甚至引起火灾。这是因为导线连接的位置( )
A．电阻小 B．电阻大
C．电流小 D．功率小
2. （2022·陕西省）物理科技小组在课外制作活动中，把一废旧电饭锅改造成一个由一根电热丝和两个开关组成的简易电饭锅。接通电源，手动开关闭合，电热丝工作，当锅内温度达到103℃时，手动开关自动断开，且无法自动闭合；接通电源，温控开关在锅内温度低于60℃时自动闭合，电热丝工作，锅内温度高于85℃时，温控开关自动断开。通过两个开关的通断，可实现加热和保温两种功能。根据以上描述，下列判断正确的是（ ）。
A. 接通电源，闭合手动开关，电热丝才能开始工作；
B. 当手动开关自动断开时，简易电饭锅马上进入保温状态；
C. 锅内温度由103℃降至60℃过程中，电热丝不工作；
D. 简易电饭锅加热时的功率大于保温时的功率
3. (2020·山东烟台市·中考真题)如图甲所示，电源电压保持不变，电阻R2＝10Ω，闭合开关S，电压表V1、V2的指针偏转情况完全相同，如图乙所示。则下列说法正确的是( )
A．电流表A的示数为0.6A
B．电阻R1的阻值为10Ω
C．电阻R2的电功率为9W
D．10s内电阻R1产生的热量为36J
4. （2022·江西省）某商场有甲，乙两种容积相同的电热水壶，甲标有“220V 800W”的字样，乙标有“220V 1500W”的字样，若家庭电路的电压是220V，室内插座的额定电流是5A，用该插座给电热水壶供电，从安全用电的角度考虑，应选购______（选填“甲”或“乙”）电热水壶，选择的理由是______。
5. (2020·辽宁盘锦市·中考真题)如图所示的电路中，R的阻值为10Ω，闭合开关，电流表指针正常偏转，则电源的右端是极；滑动变阻器的滑片向左移动，电流表示数______(填“变大”、“变小”或“不变”)，当电流表示数为0.2A时，通电10s，R产生的热量是______J。
6. 如图所示，甲、乙两个完全相同的玻璃瓶内有阻值分别为、的电阻丝，瓶中插入温度计a、b。
(1)利用此装置探究电流通过导体产生的热量与哪些因素有关时，在两瓶中加入质量、初温相同的煤油，且电阻丝的阻值，闭合开关一段时间，可以通过观察______情况，判断电阻丝产生热量的多少。此方案是探究______和______相同时，电流通过电阻丝产生的热量与______大小的关系。
(2)在甲、乙两瓶内换用质量、初温相同的不同液体，且电阻丝的阻值R甲______R乙(选填“相等”或“不等”)时，可以比较不同物质的吸热能力。若一段时间后，小希观察到乙瓶内液体温度高一些，甲瓶内液体吸收的热量______乙瓶内液体吸收的热量(假设甲、乙两瓶相同时间内散热相同)，甲、乙两瓶内液体的比热容关系是c甲______c乙。(以上两空均填“大于”“小于”或“等于”)
7. (2020·广西贺州市·九年级一模)如图甲是小灯泡L的U-I图象，将此灯接入图乙的电路中(电源电压不变)，闭合开关S1后，灯L的实际功率为2W；再闭合开关S2后，电流表示数变化了0.2A，则电阻R的阻值是______Ω，此时1min内电路产生的热量是______J。
8. 一新款节能电炖锅如图甲，有关技术参数如表（设电炖锅不同挡位的电阻和加热效率均不变）。
额定电压
电炖锅档位
额定功率/W
200V
低温
200
中温
400
高温
600
（1）求电炖锅在高温挡正常工作时的电流（计算结果保留一位小数）；
（2）在用电高峰期，关掉家里的其他用电器，只让处于中温挡状态的电炖锅工作，观察到标有“1800r/（kW•h）”的电能表转盘在12ls内转了20圈，求此时的实际电压；
（3）电炖锅正常工作时，用低温挡和高温挡分别给质量相同的冷水加热，待水温达到50℃时开始计时，绘制的水温随时间变化的图象如图乙所示。结合所给信息，通过计算，分析比较用高温挡还是用低温挡更节能。
3 电热器 电流的热效应
第1讲 焦耳定律
[学习目标]
3. 知道电流的热效应；
4. 理解焦耳定律，知道电流通过导体时产生热的多少与哪些因素有关；
7． 电流的热效应：电流通过导体时电能转化为内能，这种现象叫做电流的热效应。
8． 电热器：主要利用电流的热效应工作的装置，常见的电热器有：电炉、电烙铁、电热毯、电水壶、电饭煲、电暖器、饮水机等。
9． 焦耳定律：电流通过导体产生的热量，与电流的平方成正比，与导体的电阻成正比，与通电时间成正比。
10． 焦耳定律公式：Q=I2Rt。式中单位Q→焦(J)；I→安(A)；R→欧(Ω)；t→秒。
11． 当电流通过导体做的功(电功)全部用来产生热量(电热)，则有W=Q，可用电功公式来计算Q，如电热器、纯电阻就是这样的。
12． 两类用电器
③ 纯电阻用电器：电流通过时将电能全部转化为内能的用电器。
④ 非纯电阻用电器：电流通过时只有部分电能转化为内能的用电器。
三、 电流的热效应
3． 电流的热效应：导体中有电流通过时会发热，将电能转化为内能，这种现象叫电流的热效应。
4． 两类用电器：
③ 纯电阻用电器：电流通过时将电能全部转化为内能的用电器。如电饭煲、电炉、电熨斗、电烙铁、电取暖器、电热水器等单纯用来发热的用电器。
④ 非纯电阻用电器：电流通过时只有部分电能转化为内能的用电器。如电风扇、电动机、电脑、电视机等，这类用电器除部分电能转化为内能外，大部分电能会转化成其他形式的能。
四、 影响电流产生热量的因素
4． 实验方法：控制变量法和转换法。
电阻R/Ω
R1
R2
电流I/A
产生热量(多/少)
5． 实验步骤：
⑦ 检查两个U形管中液柱的高度是否相平，如果不相平，则需要进行调整。把两个密闭容器中的电阻丝串联。
⑧ 断开开关，根据电路图连接实物，如图。检查电路，把滑动变阻器滑片P移到阻值最大端。
⑨ 闭合开关，调节滑片P到达某位置，读出此时电流的大小(要使缩短实验时间，电流可适当大一些)，此时电流表的示数等于电阻R1中电流大小，电阻R2中的电流等于电流表读数的一半。
⑩ 观察两U形管中液柱高度的变化，把实验数据填入表中。
⑪ 整理实验器材，实验完毕
⑫ 分析论证：在研究电热与电阻关系的实验中，利用两个电阻串联的电流相等，与电阻大的密闭容器中的U形管中液面高，说明容器内空气受热膨胀较大，温度更高，电流通过电阻产生热量多。即在电流和通电时间相同时，电阻越大，电流通过电阻产生的热量越多。
在研究电流与电流关系的实验中，在电阻R2两端再并联一个相同的电阻，并联分电流，所以R2的电流就是干路R1电流的一半。分析实验数据，电阻R1所在容器液柱上升的较高，说明R1放出热量较多。在电阻和通电时间相同时，电流越大，电流通过电阻产生热量越多。
电热与通电时间的关系可以通过实验过程体现出来，对于某一个电阻丝所在容器，通电时间越长，液柱上升的越高，说明通电时间越长，电流通过电阻产生热量越多，没有必要再单独通过实验来探究。
通过本次实验可以得出电流通过电阻产生热量的多少与电流、电阻和通电时间都有关。电流越大、电阻越大、通电时间越长，电流通过电阻产生热量越多。
6． 结论
④ 在电流和电阻相同的情况下，通电时间越长，产生的热量越多。
⑤ 在电流、通电时间相同的情况下，电阻越大，产生的热量越多。
⑥ 在通电时间、电阻相同的情况下，电流越大，产生的热量越多。
知识点一：电流热效应
【探究重点】
注意能量的转化；注意两类用电器的区分
【例题精讲】
9. 下列措施中，属于利用电流热效应的是 ( )
A．电视机的后盖有很多孔 B．电饭锅的发热板装在底部
C．与空调器相连的导线很粗 D．电脑的主机中安装微型风扇
【答案】B
【解析】
A. 电视机的后盖有许多散热片，属于防止电热的危害，故A错误；B. 电饭锅的发热板利用的是电流的热效应，故B正确；C. 空调与导线是串联的，通过的电流及通电时间相同，导线很粗，电阻很小，由焦耳定律知，当电流和通电时间相同时，电阻小的产生的热量小，导线很粗属于防止电热的危害，故C错误；D. 电脑主机箱里的小风扇具有散热的作用，属于防止电热的危害，故D错误．故选B.
点睛：所谓电流的热效应，即导体中通的电流时，其电流所做的功几乎全部转化为电热，即该用电器主要用于发热的．据此对下面的各个选项逐次分析即可．
【巩固训练】
10. 如图所示的四种家用电器中，利用电流热效应工作的是( )
A．抽油烟机 B．电风扇
C．电视机 D．电热水壶
【答案】：D。
【解析】解：
A、吸油烟机利用电动机带动工作，利用了电流的磁效应。故A错误。
B、电风扇主要是把电能转化为机械能，是利用了电流的磁效应，故B错误。
C、电视机主要是把电能转化为声能和光能，故C错误。
D、电水壶是利用了电流的热效应，来给水加热的，故D正确。
知识点二：探究电流热效应的因素
【探究重点】
注意控制变量法的应用；
【例题精讲】
11. (2021·辽宁辽宁·中考真题)如图所示的自制便携式封口机，使用电压为3V的电源，接通电路发热电阻温度升高，利用电流的______实现高温封口。阻值为1Ω的发热电阻10s内产生______J的热量。封口时总是把塑料袋烫坏，应将发热电阻换成阻值更______(填“大”或“小”)的。
【答案】热效应；90；大。
【解析】[1]封口机是利用电流的热效应工作的，在电流通过时，电路中的电阻发热温度升高从而达到工作目的。
[2]10s内，封口机产生的热量：；
[3]封口时把塑料袋烫坏是因为封口时产生的热量太多，据知，在电压和时间相同时，电阻越大，产生的热量越少，所以应将发热电阻换成阻值更大。
【巩固训练】
12. 如图所示是小明“探究影响电流热效应的因素”的实验装置，在甲、乙两瓶中装入质量和初温均相同的煤油，R1、R2采用如图连接方式的目的是__________。闭合开关一段时间后，乙瓶中温度计的示数较高，由此说明通电导体产生的热量与__________有关。小华用相同装置(煤油质量也相等)同时进行实验，细心的小红看到小明和小华两组电阻丝阻值相等的烧瓶中，小华这一组的煤油升温比小明的快，比较发现：小华的滑动变阻器接入电路的阻值较小，根据这一现象，小红__________(选填“能”或“不能”)初步判断出通电导体产生的热量与通过导体的电流有关。
【答案】 ①. 控制电流和通电时间相同 ②. 电阻 ③. 能
【解析】[1]由图可知，两电阻串联，目的是控制R1和R2中的电流相同，而且还可以控制通电时间相同。
[2]乙瓶中温度计的示数较高，可知在电流与通电时间相同的情况下，电阻越大，产生的热量越多；说明通电导体产生的热量与电阻的大小有关。
[3]由题意可知，小华和小明用相同的装置做实验，可知加热的电阻阻值相同；但小华的滑动变阻器接入电路的阻值较小，由欧姆定律可知，小华做实验时电路中的电流较大，此时小华这一组的煤油升温比小明的快，说明在通电时间和电阻大小相同的情况下，通过导体的电流越大，产生的热量越大，即小红可以初步判断出通电导体产生的热量与通过导体的电流有关。
知识点三：焦耳定律计算
【探究重点】
电热Q与电能W的关系
电热和电功是两个完全不同的概念，只有在纯电阻电路(如电热器)中，Q = W。在纯电阻电路中，电流通过导体做功，将电能全部转化成内能，所以产生的电热与消耗的电能相等。则有Q = W。
而在非纯电阻电路中，Q
13. 某电热水壶标有“220V 1000W”字样，正常工作7min可将质量为1 kg的水从20℃加热至沸腾(标准大气压下)，水吸收的热量为___J，消耗的电能为___J。此过程中电热水壶的效率为___%。(c水= 4.2×103J/(kg·℃))
【答案】 ①. 3.36×105 ②. 4.2×105 ③. 80
【解析】[1]水吸收的热量为
Q=cmΔt=4.2×103J/(kg·℃)×1 kg×80℃=3.36×105J
[2]消耗的电能为
W=Pt=1000W×420s=4.2×105J
[3]此过程中电热水壶的效率为
【巩固训练】
14. (2021·辽宁辽宁·中考真题)如图甲是一款可调温果汁加热鼎，图乙是其简化电路图。R1，R2均为加热电阻，当开关接1时，加热鼎处于保温挡。保温功率为275W。当开关接2时，加热鼎处于可调温挡，可调功率范围为275W-1100W。[果汁比热容取4.0×103J/(kg·℃)]求：
(1)加热鼎最大功率时电路中的电流；
(2)滑动变阻器R1的最大阻值；
(3)不计热量损失，加热鼎用最大功率对1kg果汁加热2min，果汁升高的温度。
【答案】(1)5A；(2)132Ω；(3)33℃。
【解析】(1)由P=UI得：
(2)由得
由得：
滑动变阻器R1的最大阻值：
(3)由得：
由于不计热量损失：
由得：
知识点五：电流热效应实验
【探究重点】
注意控制变量法的应用
【例题精讲】
15. (2020·江苏省扬州市仪征市中考一模)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
【答案】C。
【解析】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。
【巩固训练】
16. (2021·辽宁辽宁·中考真题)如图是焦耳定律的实验装置，其中R1=5Ω，R2=R3=10Ω。只闭合S1可以探究电流产生热量与______的关系，若电路中的电流为0.1A，通电10min电阻R1产生的热量为______J。闭合S1和S2，通过R1的电流是R2的2倍，左侧U形管内液柱的高度差比右侧更大，这说明______(填“电流”或“电阻”)对产生热量多少影响更大。
【答案】电阻；30；电流。
【解析】[1]只闭合S1，电阻R1、R2串联，通过的电流相等，通电时间相等，根据，可以探究电流产生热量与电阻大小的关系。
[2]若电路中的电流为0.1A，通电10min电阻R1产生的热量：；
[3] 闭合S1和S2，通过R1的电流是R2的2倍，即 , 左侧U形管内液柱的高度差比右侧更大，即左侧电阻R1产生的热量多，这说明电流对产生热量多少影响更大。
8. 如图所示的用电器中，主要利用电流的热效应工作的是( )
A. 电视机B. 电脑音箱C. 电热杯D. 空气净化器
【答案】C
【解析】A．电视机工作时主要是电能转化为光能和声能，不是利用电流的热效应，不符合题意；
B．电脑音箱工作时主要是电能转化为声能，不是利用电流的热效应，不符合题意；
C．电热杯工作时，电能转化为内能，是利用电流的热效应，符合题意；
D．空气净化器工作时主要是电能转化为机械能，不是利用电流的热效应，不符合题意。
故选C。
9. 江都城北的毛先生购买了一只电热水器，使用时发现通电不长时间，其电源线很热，甚至能闻出很浓的橡胶的焦味，于是毛先生决定用他学过的物理知识向消费者协会投诉，他可从下面哪个方面的鉴定提出投诉 ( )
A．电压太高 B．导线太短
C．导线太粗 D．导线太细
【答案】D；
【解析】根据焦耳定律Q=I2RT，当导线中的电流一定、通电时间一定时，引起电热过多的原因是电阻太大； 材料、长度、横截面积、温度都影响电阻，由生活经验可知，商家不能通过长度、温度作弊的，只能从材料、横截面积方面，所以应该是导线太细导致电阻过大的原因。
10. 如图是研究电流通过导体产生的热量与哪些因素有关的实验，下列正确的是( )。
A．甲实验中两个电阻串联只是为了保证流过两个电阻电流相等；
B．甲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1：2；
C．乙实验是为了研究电流产生的热量与电阻的关系；
D．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1：4
【答案】B。
【解析】A、甲实验两电阻丝阻值不同，两电阻串联后，则通过电阻丝的电流和通电时间相同，可以探究电流通过导体产生的热量与电阻的关系，故A错误；
B、甲实验两电阻丝串联，则通过电阻丝的电流和通电时间相同，右侧电阻阻值大，由焦耳定律Q＝I2Rt可知，右侧电阻是左侧电阻的2倍，产生的热量也是左侧的2倍，故左右两侧容器内空气吸收的热量之比为1：2，故B正确；
C、乙实验，右侧电阻丝与另一电阻丝并联，故左右空气盒中电阻丝的电阻和通电时间相同，但通过电阻的电流不同，所以研究电流产生的热量与电流的关系，故C错误；
D、乙实验，右侧电阻丝与另一电阻丝并联，故左右空气盒中电阻丝的电阻和通电时间相同，左侧的电流是右侧电流的2倍，由焦耳定律Q＝I2Rt可知，左侧电阻产生热量是右侧电阻产生热量的4倍，即左右两侧容器内空气吸收的热量之比为4：1，故D错误；故选：B。
11. (2020·山东青岛市·中考真题)甲、乙两个电热器的电阻之比为，通电相同时间产生的热量之比为，则通过甲、乙的电流之比为( )
A． B． C． D．
【答案】C
【解析】
甲、乙两个电热器通电相同时间产生的热量之比为，根据Q=I2Rt有
已知甲、乙两个电热器的电阻之比为，则
即通过甲、乙的电流之比为
故ABD错误，C正确。故选C。
12. 电热毯内的电阻丝断了。如果将电阻丝的两个断头接上后继续使用，电热毯的接头处很容易被烧焦，其原因是接头连接处接触不良，接头处电阻______(变大/变小)。接头处的电流______(大于/等于/小于)电阻丝的其它部分的电流，接头处两端的电压______(大于/等于/小于)220V。
【答案】 ①. 变大 ②. 等于 ③. 小于
【解析】[1]导线的两个断头接上后继续使用，接头处会因为接触不够紧密而使导电能力减弱，即电阻增大。
[2]接头处和其它部分串联，故电流相等。
[3]电热毯两端的总电压为220V，接头处和电热毯其它部分电阻丝串联，由串联分压可知接头处的电压小于220V。
13. (2020·四川成都市·九年级一模)某款迷你电炖盅有加热和保温两个档，加热档的功率为100W，如图是其简化的电路图，已知，电炖盅的旋钮开关处于图示位置时是______档，电炖盅在保温挡工作10min产生的热量是______J。
【答案】保温
【解析】
[1]由图可知，开关处于图示位置时，、串联，电路的总电阻最大，电源电压一定，由知，此时电路的总功率最小，为保温挡。
[2]当旋钮开关旋转后，电路为的简单电路，电路的总电阻最小，总功率最大，为加热档。由可得R2的阻值
所以保温挡工作时产生热量
14. 为了探究电流通过电阻时产生的热量与哪些因素有关，某小组同学分别将阻值不同的电阻丝放入完全相同的两个杯子中，然后在两个相同的U形管中装入水后，将U形管接入杯中后密封(密封的空气质量相同且此时U形管内水面相平)。若通电一段时间后，电阻丝产生的热量使密闭空气膨胀，U形管中水面高度将发生变化，此变化反映了密闭空气温度的变化。实验时他们将两电阻串联接到电源两端，然后又将两电阻分别接到相同电源两端，通电相同的时间后实验现象如图(a)、(b)所示：
①分析比较图(a)甲、乙两U形管中水面高度的变化情况，可归纳得出的结论是：当通过电阻的电流、通电时间相同时，电阻的阻值大， 。
②分析比较图(b)甲、乙两U形管中水面高度的变化情况，可归纳得出的结论是： 。
【答案】(1)产生的热量越多；(2)当电压、通电时间相同时，电阻的阻值越小，产生的热量越多。
【解析】(1)由图可知：甲乙是串联在电路；甲中水面的高度差小于乙中的水面的高度差，说明乙中的电阻产生的热量多，乙的电阻大于甲的电阻，故结论为：当通过电阻的电流、通电时间相同时，电阻的阻值大，产生的热量越多；
(2)由图可知，两电阻并联，电压相等，甲中水面的高度差大于乙中的水面的高度差，说明甲中的电阻产生的热量多，甲的电阻小于乙的电阻，通过甲的电流大于通过乙的电流，故结论为：当电压、通电时间相同时，电阻的阻值越小，产生的热量越多。
7. 对于下面课本中的几个小实验，说法正确的是( )
A. 探究影响电流热效应的因素，通过煤油的温度变化来比较电阻丝产生热量的多少
B. 探究串、并联电路电流的特点时，应选择两个相同规格的灯泡进行实验
C. 在空气压缩引火仪实验中，第一次不成功后不停的一次次重复，就能成功
D. 利用“伏安法”测小灯泡电阻时，需要多次测量求平均值减小误差
【答案】A
【解析】A．在探究影响电流热效应因素的实验中，让发热的电阻丝对煤油加热，实验者可以通过煤油的温度变化来比较电阻丝产生热量的多少，这叫“转换法”，故A正确；
B．研究串、并联电路各处电流的关系时，尤其是探究并联电路的电流特点时，如果两个灯泡阻值相同，测量的电流也会相同，就会得出“并联电路各支路电流相等”的错误结论，所以为了寻找普遍规律，换用不同规格的灯泡多次测量，故B错误；
C．在空气压缩引火仪实验中，第一次不成功后，应检查或更换实验硝化棉，而不是不停的一次次重复，故C错误；
D．用伏安法测小灯泡电阻时，由于灯泡的电阻会随温度的变化而变化，即测量的不是定值电阻的阻值，所以多次测量不能减小误差，故D错误。
故选A。
8. (2020·湖南株洲市·中考真题)如图所示，长度、横截面积一样，材料不同的两个长方体电阻串联在电路中，电阻分别为R1=2Ω，R2=4Ω，在它们表面涂上厚度一样的蜡。现在闭合开关给它们通电，过一段时间后，我们观察到( )
A．R1上的蜡熔化得快 B．R2上的蜡熔化得快
C．R1、R2上的蜡熔化得一样快 D．无法比较
【答案】B
【解析】
由电路图可知，两个电阻串联，通过的电流相同；由焦耳定律可知电阻发热为
通电相同时间后，电阻越大则发热量越大，即R2上的蜡熔化得快；故B符合题意。
故选B。
9. (2020·辽宁鞍山市·中考真题)某品牌电热水壶上标有“220V 1400W”的字样，小明发现烧水过程中电热水壶的发热体部分很快变热，但连接的导线却不怎么热，这是因为导线的电阻比发热体的电阻______。在额定电压下，电热水壶烧水3min，这段时间内电热水壶发热体产生的热量是______J。若发热体产生的热量全部被水吸收，能将______kg的水从20°C升高到100°C(c水=4.2×103J/(kg·°C))
【答案】小 2.52×105 0.75
【解析】
[1]热水壶的发热体与电线串联，通过它们的电流及时间相等，但热水壶的发热体的电阻比电线的电阻大得多，由焦耳定律可知，热水壶的发热体比电线产生的热量就多得多，所以电热丝很热，但与之相连的电线却不怎么热。
[2]在额定电压下，烧开一壶水用时3min，这段时间内电热水壶发热体产生的热量
[3]根据公式得，加热水的质量
10. 如图是探究“电流通过导体时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。
(1)实验中，观察U形管中液面高度差的目的是 ______ 。
(2)甲装置通电一段时间后， ______ (填“左”或“右”)侧容器中U形管中液面的高度差大。可得到的结论是： ______ 。
(3)如果乙装置中R3发生了断路，保证通电时间相同，与其完好时相比，则左侧U形管中液面的高度差将 ______ (填“变大”“变小”或“不变”)。
(4)利用甲装置还可以研究电压一定时，电流通过导体时产生热量与电阻的关系。可将甲装置做如下改动：将接在B接线柱上的导线改接在A处，再取一根导线连接在 ____ 两个接线柱之间即可。
【答案】 ①. 比较电流通过导体产生热量的多少 ②. 右 ③. 通过导体的电流和通电时间相同时，导体的电阻越大，产生的热量越多 ④. 变小 ⑤. BD
【解析】(1)[1]实验要研究“电流通过导体时产生热量与哪些因素有关”，通过观察U形管中液面高度差来比较电流通过导体时产生热量的多少。
(2)[2]在甲实验装置中，两个电阻串联接在电路中，通电时间和通过的电流都相等，右侧容器中的电阻大，根据焦耳定律，右侧容器中的电阻产生的热量多，气体膨胀更多些，U形管中的液面的高度差较大。
[3]由此得到结论通过导体的电流和通电时间相同时，导体的电阻越大，产生的热量越多。
(3)[4]如果乙装置中R3发生了断路，电路的总电阻变大，通过电路的电流变小，在通电时间相同情况下，与其完好时相比，左侧电阻没有改变，产生的热量减少，所以左侧U形管中液面的高度差将变小。
(4)[5]利用甲装置研究电压一定时，电流通过导体时产生热量与电阻的关系，要将两电阻并联接入电路，将接在B接线柱上的导线改接在A处，再取一根导线连接在BD两个接线柱之间。
11. (2020·山东临沂市·九年级二模)如图甲所示为灯泡和电动机的串联电路，电源电压为5V，电流表示数为0.3A，电动机线圈的电阻为0.5Ω，灯泡的I﹣U图象如图乙所示。则此时灯泡的电阻为______Ω(计算结果保留到小数点后一位)；通电1min电动机线圈放出的热量为______J。
【答案】6.7 2.7
【解析】
[1]该电路为串联电路，串联电路中，电流处处相等；电流表示数为0.3A时，根据图象可知，灯泡两端的电压为2V；根据欧姆定律可知，灯泡的电阻为
[2]通电1min电动机线圈放出的热量为
12. 图甲是一种电热暖手宝，其主要参数如图乙所示，袋内通常用水来当吸热或放热的物质，使用前要先给其通电加热，如果在额定电压下加热10min，暖手宝内水的温度由原来的5℃上升至65℃，指示灯熄灭。[]
(1)袋内通常用水来当吸热或放热的物质，因为水的______；
(2)求在此加热过程中水吸收的热量是多少J？
(3)求此电热暖手宝的发热效率为多大？
【答案】 ①. 比热容大 ②. 2.52×105J ③. 84%
【解析】(1)[1]袋内通常用水来当吸热或放热的物质，是因为的水比热容大，相同质量的水和其它物质相比，吸收或放出相同热量后，水升高或降低的温度较小。
(2)[2]水吸收的热量为
(3)[3]电热丝放出的热量为
电热暖手宝的发热效率为
9. (2020·吉林省第二实验学校九年级其他模拟)在家庭电路中，有时导线长度不够，需要把两根连接起来，而连接处往往比别处更容易发热，加速老化，甚至引起火灾。这是因为导线连接的位置( )
A．电阻小 B．电阻大
C．电流小 D．功率小
【答案】B
【解析】
在家庭电路中，导线相互连接处因接触不良，该处的电阻较大，导线连接处与导线串联在电路中，通过的电流相等、通电时间相等根据Q=I2Rt，连接处产生的热量较多，往往比别处更容易发热，加速导线老化，甚至引起火灾．故B符合题意。
故选B。
10. （2022·陕西省）物理科技小组在课外制作活动中，把一废旧电饭锅改造成一个由一根电热丝和两个开关组成的简易电饭锅。接通电源，手动开关闭合，电热丝工作，当锅内温度达到103℃时，手动开关自动断开，且无法自动闭合；接通电源，温控开关在锅内温度低于60℃时自动闭合，电热丝工作，锅内温度高于85℃时，温控开关自动断开。通过两个开关的通断，可实现加热和保温两种功能。根据以上描述，下列判断正确的是（ ）。
A. 接通电源，闭合手动开关，电热丝才能开始工作；
B. 当手动开关自动断开时，简易电饭锅马上进入保温状态；
C. 锅内温度由103℃降至60℃过程中，电热丝不工作；
D. 简易电饭锅加热时的功率大于保温时的功率
【答案】C。
【解析】A．由题意可知，由题意可知，温控开关S1与按钮开关S2是并联的，如图所示
电热丝要工作，只需闭合开关S1或者开关S2，当锅内温度低于60℃时，温控开关S1自动闭合，电热丝工作，故A错误；
B．当手动开关自动断开时，锅内温度达到103℃，锅内温度高于85℃，温控开关S1不会闭合，所以简易电饭锅不能马上进入保温状态，故B错误；
C．锅内温度达到103℃时，手动开关自动断开，且无法自动闭合，而温控开关在锅内温度低于60℃时才会自动闭合，所以锅内温度由103℃降至60℃过程中，电热丝不工作，故C正确；
D．根据公式可知，简易电饭锅加热时的功率与保温时的功率一样大，故D错误。故选C。
11. (2020·山东烟台市·中考真题)如图甲所示，电源电压保持不变，电阻R2＝10Ω，闭合开关S，电压表V1、V2的指针偏转情况完全相同，如图乙所示。则下列说法正确的是( )
A．电流表A的示数为0.6A
B．电阻R1的阻值为10Ω
C．电阻R2的电功率为9W
D．10s内电阻R1产生的热量为36J
【答案】A
【解析】
从电路中可看出V2示数较大，电压表V1、V2的指针偏转情况完全相同，两表所选量程不同，V2应是大量程，示数为7.5V，V1应是小量程，示数为1.5V。
R2的电压为电路中的电流为
电阻R1的阻值为电阻R2的电功率
10s内电阻R1产生的热量为
故选A。
12. （2022·江西省）某商场有甲，乙两种容积相同的电热水壶，甲标有“220V 800W”的字样，乙标有“220V 1500W”的字样，若家庭电路的电压是220V，室内插座的额定电流是5A，用该插座给电热水壶供电，从安全用电的角度考虑，应选购______（选填“甲”或“乙”）电热水壶，选择的理由是______。
【答案】①甲；②乙的额定电流超过了插座的额定电流5A。
【解析】[1]甲电热水壶的额定电流为
乙电热水壶的额定电流为
因为I1<5A，I2>5A，所以从安全用电的角度考虑，应选购甲。
[2]因为乙的额定电流超过了插座的额定电流5A，使用可能导致插座烧坏，甚至引起火灾。
13. (2020·辽宁盘锦市·中考真题)如图所示的电路中，R的阻值为10Ω，闭合开关，电流表指针正常偏转，则电源的右端是极；滑动变阻器的滑片向左移动，电流表示数______(填“变大”、“变小”或“不变”)，当电流表示数为0.2A时，通电10s，R产生的热量是______J。
【答案】变大 4J
【解析】
[1]当滑动变阻器向左滑动的时候，接入电路的阻值变小，根据欧姆定律可得，电路中的电流变大。
[2]根据焦耳定律可得R产生的热量为
14. 如图所示，甲、乙两个完全相同的玻璃瓶内有阻值分别为、的电阻丝，瓶中插入温度计a、b。
(1)利用此装置探究电流通过导体产生的热量与哪些因素有关时，在两瓶中加入质量、初温相同的煤油，且电阻丝的阻值，闭合开关一段时间，可以通过观察______情况，判断电阻丝产生热量的多少。此方案是探究______和______相同时，电流通过电阻丝产生的热量与______大小的关系。
(2)在甲、乙两瓶内换用质量、初温相同的不同液体，且电阻丝的阻值R甲______R乙(选填“相等”或“不等”)时，可以比较不同物质的吸热能力。若一段时间后，小希观察到乙瓶内液体温度高一些，甲瓶内液体吸收的热量______乙瓶内液体吸收的热量(假设甲、乙两瓶相同时间内散热相同)，甲、乙两瓶内液体的比热容关系是c甲______c乙。(以上两空均填“大于”“小于”或“等于”)
【答案】 ①. 温度计的示数的变化 ②. 电流 ③. 通电时间 ④. 电阻 ⑤. 相等 ⑥. 等于 ⑦. 大于
【解析】(1)[1]电流通过导体产生的热量不易直接观察，本实验中通过温度计示数的变化来反映电流产生热量的多少。
[2][3][4]由图可知，两电阻丝串联，通过的电流相同，通电时间也相同，而两电阻丝的阻值不同，故该装置探究是电流通过电阻丝产生的热量与电阻的关系。
(2)[5][6][7]探究不同物质的吸热能力，应在甲、乙两瓶内换用质量、初温都相同的不同液体，并使甲、乙两烧瓶中电阻丝的阻值相等，即
则相同时间内两电阻丝上产生的热量相同，即甲瓶内液体吸收的热量等于乙瓶内液体吸收的热量；因乙瓶内液体温度高一些，由可知，甲的比热容大于乙的比热容，即
15. (2020·广西贺州市·九年级一模)如图甲是小灯泡L的U-I图象，将此灯接入图乙的电路中(电源电压不变)，闭合开关S1后，灯L的实际功率为2W；再闭合开关S2后，电流表示数变化了0.2A，则电阻R的阻值是______Ω，此时1min内电路产生的热量是______J。
【答案】20 168
【解析】
[1]闭合开关S1后，灯L的实际功率为2W，由甲图可知，电源电压为4V，此时通过灯泡的电流为0.5A；再闭合开关S2后，灯与电阻并联，灯与电阻互不影响，电流表示数要变大，电流表示数变化了0.2A，所以可求出电阻R的阻值是
[2]此时总电流为所以此时1min内电路产生的热量是
16. 一新款节能电炖锅如图甲，有关技术参数如表（设电炖锅不同挡位的电阻和加热效率均不变）。
额定电压
电炖锅档位
额定功率/W
200V
低温
200
中温
400
高温
600
（1）求电炖锅在高温挡正常工作时的电流（计算结果保留一位小数）；
（2）在用电高峰期，关掉家里的其他用电器，只让处于中温挡状态的电炖锅工作，观察到标有“1800r/（kW•h）”的电能表转盘在12ls内转了20圈，求此时的实际电压；
（3）电炖锅正常工作时，用低温挡和高温挡分别给质量相同的冷水加热，待水温达到50℃时开始计时，绘制的水温随时间变化的图象如图乙所示。结合所给信息，通过计算，分析比较用高温挡还是用低温挡更节能。
【答案】见解析
【解析】（1）由表中数据可知，高温的功率P高=600W，由P=UI可得，在高温档工作时，电路中的电流：；
（2）由可得，电炖锅的电阻：，
电炖锅在高档工作时，电能表转盘在在121s内转了20r，
则电炖锅消耗的电能：，
实际功率为：，
由可得，电路的实际电压：
（3）高温档消耗的电能W高=p高t高=600W×6×60s=2.16×105J，则水升高1℃消耗的电能2.16×105J/20=1.08×104J，
低温档消耗的电能W低=P低t低=200W×9×60s=1.08×105J，
则水升高1℃消耗的电能为1.08×105J/8=1.35×104J，
因为1.08×104J＜1.35×104J，且两档加热水的质量相同，所以加热等质量的水升高1℃，高温档比低温档消耗电能少，用高温档节能。
3 电热器 电流的热效应
第1讲 焦耳定律
[学习目标]
1. 知道电流的热效应；
2. 理解焦耳定律，知道电流通过导体时产生热的多少与哪些因素有关；
1． 电流的热效应：电流通过导体时_______转化为_______，这种现象叫做电流的热效应。
2． 电热器：主要利用电流的热效应工作的装置，常见的电热器有：电炉、电烙铁、电热毯、电水壶、电饭煲、电暖器、饮水机等。
3． 焦耳定律：电流通过导体产生的_______，与_______正比，与导体的_______成正比，与通电_______成正比。
4． 焦耳定律公式：_______。式中单位Q→焦(J)；I→安(A)；R→欧(Ω)；t→秒。
5． 当电流通过导体做的_______(电功)全部用来产生_______(电热)，则有_______，可用电功公式来计算Q，如电热器、纯电阻就是这样的。
6． 两类用电器
① ______________：电流通过时将电能_______转化为内能的用电器。
② ______________：电流通过时只有_______电能转化为内能的用电器。
一、 电流的热效应
1． 电流的热效应：导体中有电流通过时会发热，将电能转化为内能，这种现象叫电流的热效应。
2． 两类用电器：
① 纯电阻用电器：电流通过时将电能全部转化为内能的用电器。如电饭煲、电炉、电熨斗、电烙铁、电取暖器、电热水器等单纯用来发热的用电器。
② 非纯电阻用电器：电流通过时只有部分电能转化为内能的用电器。如电风扇、电动机、电脑、电视机等，这类用电器除部分电能转化为内能外，大部分电能会转化成其他形式的能。
二、 影响电流产生热量的因素
1． 实验方法：控制变量法和转换法。
电阻R/Ω
R1
R2
电流I/A
产生热量(多/少)
2． 实验步骤：
① 检查两个U形管中液柱的高度是否相平，如果不相平，则需要进行调整。把两个密闭容器中的电阻丝串联。
② 断开开关，根据电路图连接实物，如图。检查电路，把滑动变阻器滑片P移到阻值最大端。
③ 闭合开关，调节滑片P到达某位置，读出此时电流的大小(要使缩短实验时间，电流可适当大一些)，此时电流表的示数等于电阻R1中电流大小，电阻R2中的电流等于电流表读数的一半。
④ 观察两U形管中液柱高度的变化，把实验数据填入表中。
⑤ 整理实验器材，实验完毕
⑥ 分析论证：在研究电热与电阻关系的实验中，利用两个电阻串联的电流相等，与电阻大的密闭容器中的U形管中液面高，说明容器内空气受热膨胀较大，温度更高，电流通过电阻产生热量多。即在电流和通电时间相同时，电阻越大，电流通过电阻产生的热量越多。
在研究电流与电流关系的实验中，在电阻R2两端再并联一个相同的电阻，并联分电流，所以R2的电流就是干路R1电流的一半。分析实验数据，电阻R1所在容器液柱上升的较高，说明R1放出热量较多。在电阻和通电时间相同时，电流越大，电流通过电阻产生热量越多。
电热与通电时间的关系可以通过实验过程体现出来，对于某一个电阻丝所在容器，通电时间越长，液柱上升的越高，说明通电时间越长，电流通过电阻产生热量越多，没有必要再单独通过实验来探究。
通过本次实验可以得出电流通过电阻产生热量的多少与电流、电阻和通电时间都有关。电流越大、电阻越大、通电时间越长，电流通过电阻产生热量越多。
3． 结论
① 在电流和电阻相同的情况下，通电时间越长，产生的热量越多。
② 在电流、通电时间相同的情况下，电阻越大，产生的热量越多。
③ 在通电时间、电阻相同的情况下，电流越大，产生的热量越多。
知识点一：电流热效应
【探究重点】
注意能量的转化；注意两类用电器的区分
【例题精讲】
1. 下列措施中，属于利用电流热效应的是 ( )
A．电视机的后盖有很多孔 B．电饭锅的发热板装在底部
C．与空调器相连的导线很粗 D．电脑的主机中安装微型风扇
【巩固训练】
2. 如图所示的四种家用电器中，利用电流热效应工作的是( )
A．抽油烟机 B．电风扇
C．电视机 D．电热水壶
知识点二：探究电流热效应的因素
【探究重点】
注意控制变量法的应用；
【例题精讲】
3. (2021·辽宁辽宁·中考真题)如图所示的自制便携式封口机，使用电压为3V的电源，接通电路发热电阻温度升高，利用电流的______实现高温封口。阻值为1Ω的发热电阻10s内产生______J的热量。封口时总是把塑料袋烫坏，应将发热电阻换成阻值更______(填“大”或“小”)的。
【巩固训练】
4. 如图所示是小明“探究影响电流热效应的因素”的实验装置，在甲、乙两瓶中装入质量和初温均相同的煤油，R1、R2采用如图连接方式的目的是__________。闭合开关一段时间后，乙瓶中温度计的示数较高，由此说明通电导体产生的热量与__________有关。小华用相同装置(煤油质量也相等)同时进行实验，细心的小红看到小明和小华两组电阻丝阻值相等的烧瓶中，小华这一组的煤油升温比小明的快，比较发现：小华的滑动变阻器接入电路的阻值较小，根据这一现象，小红__________(选填“能”或“不能”)初步判断出通电导体产生的热量与通过导体的电流有关。
知识点三：焦耳定律计算
【探究重点】
电热Q与电能W的关系
电热和电功是两个完全不同的概念，只有在纯电阻电路(如电热器)中，Q = W。在纯电阻电路中，电流通过导体做功，将电能全部转化成内能，所以产生的电热与消耗的电能相等。则有Q = W。
而在非纯电阻电路中，Q
5. 某电热水壶标有“220V 1000W”字样，正常工作7min可将质量为1 kg的水从20℃加热至沸腾(标准大气压下)，水吸收的热量为___J，消耗的电能为___J。此过程中电热水壶的效率为___%。(c水= 4.2×103J/(kg·℃))
【巩固训练】
6. (2021·辽宁辽宁·中考真题)如图甲是一款可调温果汁加热鼎，图乙是其简化电路图。R1，R2均为加热电阻，当开关接1时，加热鼎处于保温挡。保温功率为275W。当开关接2时，加热鼎处于可调温挡，可调功率范围为275W-1100W。[果汁比热容取4.0×103J/(kg·℃)]求：
(1)加热鼎最大功率时电路中的电流；
(2)滑动变阻器R1的最大阻值；
(3)不计热量损失，加热鼎用最大功率对1kg果汁加热2min，果汁升高的温度。
知识点五：电流热效应实验
【探究重点】
注意控制变量法的应用
【例题精讲】
7. (2020·江苏省扬州市仪征市中考一模)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
【巩固训练】
8. (2021·辽宁辽宁·中考真题)如图是焦耳定律的实验装置，其中R1=5Ω，R2=R3=10Ω。只闭合S1可以探究电流产生热量与______的关系，若电路中的电流为0.1A，通电10min电阻R1产生的热量为______J。闭合S1和S2，通过R1的电流是R2的2倍，左侧U形管内液柱的高度差比右侧更大，这说明______(填“电流”或“电阻”)对产生热量多少影响更大。
1. 如图所示的用电器中，主要利用电流的热效应工作的是( )
A. 电视机B. 电脑音箱C. 电热杯D. 空气净化器
2. 江都城北的毛先生购买了一只电热水器，使用时发现通电不长时间，其电源线很热，甚至能闻出很浓的橡胶的焦味，于是毛先生决定用他学过的物理知识向消费者协会投诉，他可从下面哪个方面的鉴定提出投诉 ( )
A．电压太高 B．导线太短
C．导线太粗 D．导线太细
3. 如图是研究电流通过导体产生的热量与哪些因素有关的实验，下列正确的是( )。
A．甲实验中两个电阻串联只是为了保证流过两个电阻电流相等；
B．甲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1：2；
C．乙实验是为了研究电流产生的热量与电阻的关系；
D．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1：4
4. (2020·山东青岛市·中考真题)甲、乙两个电热器的电阻之比为，通电相同时间产生的热量之比为，则通过甲、乙的电流之比为( )
A． B． C． D．
5. 电热毯内的电阻丝断了。如果将电阻丝的两个断头接上后继续使用，电热毯的接头处很容易被烧焦，其原因是接头连接处接触不良，接头处电阻______(变大/变小)。接头处的电流______(大于/等于/小于)电阻丝的其它部分的电流，接头处两端的电压______(大于/等于/小于)220V。
6. (2020·四川成都市·九年级一模)某款迷你电炖盅有加热和保温两个档，加热档的功率为100W，如图是其简化的电路图，已知，电炖盅的旋钮开关处于图示位置时是______档，电炖盅在保温挡工作10min产生的热量是______J。
7. 为了探究电流通过电阻时产生的热量与哪些因素有关，某小组同学分别将阻值不同的电阻丝放入完全相同的两个杯子中，然后在两个相同的U形管中装入水后，将U形管接入杯中后密封(密封的空气质量相同且此时U形管内水面相平)。若通电一段时间后，电阻丝产生的热量使密闭空气膨胀，U形管中水面高度将发生变化，此变化反映了密闭空气温度的变化。实验时他们将两电阻串联接到电源两端，然后又将两电阻分别接到相同电源两端，通电相同的时间后实验现象如图(a)、(b)所示：
①分析比较图(a)甲、乙两U形管中水面高度的变化情况，可归纳得出的结论是：当通过电阻的电流、通电时间相同时，电阻的阻值大， 。
②分析比较图(b)甲、乙两U形管中水面高度的变化情况，可归纳得出的结论是： 。
1. 对于下面课本中的几个小实验，说法正确的是( )
A. 探究影响电流热效应的因素，通过煤油的温度变化来比较电阻丝产生热量的多少
B. 探究串、并联电路电流的特点时，应选择两个相同规格的灯泡进行实验
C. 在空气压缩引火仪实验中，第一次不成功后不停的一次次重复，就能成功
D. 利用“伏安法”测小灯泡电阻时，需要多次测量求平均值减小误差
2. (2020·湖南株洲市·中考真题)如图所示，长度、横截面积一样，材料不同的两个长方体电阻串联在电路中，电阻分别为R1=2Ω，R2=4Ω，在它们表面涂上厚度一样的蜡。现在闭合开关给它们通电，过一段时间后，我们观察到( )
A．R1上的蜡熔化得快 B．R2上的蜡熔化得快
C．R1、R2上的蜡熔化得一样快 D．无法比较
3. (2020·辽宁鞍山市·中考真题)某品牌电热水壶上标有“220V 1400W”的字样，小明发现烧水过程中电热水壶的发热体部分很快变热，但连接的导线却不怎么热，这是因为导线的电阻比发热体的电阻______。在额定电压下，电热水壶烧水3min，这段时间内电热水壶发热体产生的热量是______J。若发热体产生的热量全部被水吸收，能将______kg的水从20°C升高到100°C(c水=4.2×103J/(kg·°C))
4. 如图是探究“电流通过导体时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。
(1)实验中，观察U形管中液面高度差的目的是 ______ 。
(2)甲装置通电一段时间后， ______ (填“左”或“右”)侧容器中U形管中液面的高度差大。可得到的结论是： ______ 。
(3)如果乙装置中R3发生了断路，保证通电时间相同，与其完好时相比，则左侧U形管中液面的高度差将 ______ (填“变大”“变小”或“不变”)。
(4)利用甲装置还可以研究电压一定时，电流通过导体时产生热量与电阻的关系。可将甲装置做如下改动：将接在B接线柱上的导线改接在A处，再取一根导线连接在 ____ 两个接线柱之间即可。
5. (2020·山东临沂市·九年级二模)如图甲所示为灯泡和电动机的串联电路，电源电压为5V，电流表示数为0.3A，电动机线圈的电阻为0.5Ω，灯泡的I﹣U图象如图乙所示。则此时灯泡的电阻为______Ω(计算结果保留到小数点后一位)；通电1min电动机线圈放出的热量为______J。
6. 图甲是一种电热暖手宝，其主要参数如图乙所示，袋内通常用水来当吸热或放热的物质，使用前要先给其通电加热，如果在额定电压下加热10min，暖手宝内水的温度由原来的5℃上升至65℃，指示灯熄灭。[]
(1)袋内通常用水来当吸热或放热的物质，因为水的______；
(2)求在此加热过程中水吸收的热量是多少J？
(3)求此电热暖手宝的发热效率为多大？
1. (2020·吉林省第二实验学校九年级其他模拟)在家庭电路中，有时导线长度不够，需要把两根连接起来，而连接处往往比别处更容易发热，加速老化，甚至引起火灾。这是因为导线连接的位置( )
A．电阻小 B．电阻大
C．电流小 D．功率小
2. （2022·陕西省）物理科技小组在课外制作活动中，把一废旧电饭锅改造成一个由一根电热丝和两个开关组成的简易电饭锅。接通电源，手动开关闭合，电热丝工作，当锅内温度达到103℃时，手动开关自动断开，且无法自动闭合；接通电源，温控开关在锅内温度低于60℃时自动闭合，电热丝工作，锅内温度高于85℃时，温控开关自动断开。通过两个开关的通断，可实现加热和保温两种功能。根据以上描述，下列判断正确的是（ ）。
A. 接通电源，闭合手动开关，电热丝才能开始工作；
B. 当手动开关自动断开时，简易电饭锅马上进入保温状态；
C. 锅内温度由103℃降至60℃过程中，电热丝不工作；
D. 简易电饭锅加热时的功率大于保温时的功率
3. (2020·山东烟台市·中考真题)如图甲所示，电源电压保持不变，电阻R2＝10Ω，闭合开关S，电压表V1、V2的指针偏转情况完全相同，如图乙所示。则下列说法正确的是( )
A．电流表A的示数为0.6A
B．电阻R1的阻值为10Ω
C．电阻R2的电功率为9W
D．10s内电阻R1产生的热量为36J
4. （2022·江西省）某商场有甲，乙两种容积相同的电热水壶，甲标有“220V 800W”的字样，乙标有“220V 1500W”的字样，若家庭电路的电压是220V，室内插座的额定电流是5A，用该插座给电热水壶供电，从安全用电的角度考虑，应选购______（选填“甲”或“乙”）电热水壶，选择的理由是______。
5. (2020·辽宁盘锦市·中考真题)如图所示的电路中，R的阻值为10Ω，闭合开关，电流表指针正常偏转，则电源的右端是极；滑动变阻器的滑片向左移动，电流表示数______(填“变大”、“变小”或“不变”)，当电流表示数为0.2A时，通电10s，R产生的热量是______J。
6. 如图所示，甲、乙两个完全相同的玻璃瓶内有阻值分别为、的电阻丝，瓶中插入温度计a、b。
(1)利用此装置探究电流通过导体产生的热量与哪些因素有关时，在两瓶中加入质量、初温相同的煤油，且电阻丝的阻值，闭合开关一段时间，可以通过观察______情况，判断电阻丝产生热量的多少。此方案是探究______和______相同时，电流通过电阻丝产生的热量与______大小的关系。
(2)在甲、乙两瓶内换用质量、初温相同的不同液体，且电阻丝的阻值R甲______R乙(选填“相等”或“不等”)时，可以比较不同物质的吸热能力。若一段时间后，小希观察到乙瓶内液体温度高一些，甲瓶内液体吸收的热量______乙瓶内液体吸收的热量(假设甲、乙两瓶相同时间内散热相同)，甲、乙两瓶内液体的比热容关系是c甲______c乙。(以上两空均填“大于”“小于”或“等于”)
7. (2020·广西贺州市·九年级一模)如图甲是小灯泡L的U-I图象，将此灯接入图乙的电路中(电源电压不变)，闭合开关S1后，灯L的实际功率为2W；再闭合开关S2后，电流表示数变化了0.2A，则电阻R的阻值是______Ω，此时1min内电路产生的热量是______J。
8. 一新款节能电炖锅如图甲，有关技术参数如表（设电炖锅不同挡位的电阻和加热效率均不变）。
额定电压
电炖锅档位
额定功率/W
200V
低温
200
中温
400
高温
600
（1）求电炖锅在高温挡正常工作时的电流（计算结果保留一位小数）；
（2）在用电高峰期，关掉家里的其他用电器，只让处于中温挡状态的电炖锅工作，观察到标有“1800r/（kW•h）”的电能表转盘在12ls内转了20圈，求此时的实际电压；
（3）电炖锅正常工作时，用低温挡和高温挡分别给质量相同的冷水加热，待水温达到50℃时开始计时，绘制的水温随时间变化的图象如图乙所示。结合所给信息，通过计算，分析比较用高温挡还是用低温挡更节能。
3 电热器 电流的热效应
第1讲 焦耳定律
[学习目标]
3. 知道电流的热效应；
4. 理解焦耳定律，知道电流通过导体时产生热的多少与哪些因素有关；
7． 电流的热效应：电流通过导体时电能转化为内能，这种现象叫做电流的热效应。
8． 电热器：主要利用电流的热效应工作的装置，常见的电热器有：电炉、电烙铁、电热毯、电水壶、电饭煲、电暖器、饮水机等。
9． 焦耳定律：电流通过导体产生的热量，与电流的平方成正比，与导体的电阻成正比，与通电时间成正比。
10． 焦耳定律公式：Q=I2Rt。式中单位Q→焦(J)；I→安(A)；R→欧(Ω)；t→秒。
11． 当电流通过导体做的功(电功)全部用来产生热量(电热)，则有W=Q，可用电功公式来计算Q，如电热器、纯电阻就是这样的。
12． 两类用电器
③ 纯电阻用电器：电流通过时将电能全部转化为内能的用电器。
④ 非纯电阻用电器：电流通过时只有部分电能转化为内能的用电器。
三、 电流的热效应
3． 电流的热效应：导体中有电流通过时会发热，将电能转化为内能，这种现象叫电流的热效应。
4． 两类用电器：
③ 纯电阻用电器：电流通过时将电能全部转化为内能的用电器。如电饭煲、电炉、电熨斗、电烙铁、电取暖器、电热水器等单纯用来发热的用电器。
④ 非纯电阻用电器：电流通过时只有部分电能转化为内能的用电器。如电风扇、电动机、电脑、电视机等，这类用电器除部分电能转化为内能外，大部分电能会转化成其他形式的能。
四、 影响电流产生热量的因素
4． 实验方法：控制变量法和转换法。
电阻R/Ω
R1
R2
电流I/A
产生热量(多/少)
5． 实验步骤：
⑦ 检查两个U形管中液柱的高度是否相平，如果不相平，则需要进行调整。把两个密闭容器中的电阻丝串联。
⑧ 断开开关，根据电路图连接实物，如图。检查电路，把滑动变阻器滑片P移到阻值最大端。
⑨ 闭合开关，调节滑片P到达某位置，读出此时电流的大小(要使缩短实验时间，电流可适当大一些)，此时电流表的示数等于电阻R1中电流大小，电阻R2中的电流等于电流表读数的一半。
⑩ 观察两U形管中液柱高度的变化，把实验数据填入表中。
⑪ 整理实验器材，实验完毕
⑫ 分析论证：在研究电热与电阻关系的实验中，利用两个电阻串联的电流相等，与电阻大的密闭容器中的U形管中液面高，说明容器内空气受热膨胀较大，温度更高，电流通过电阻产生热量多。即在电流和通电时间相同时，电阻越大，电流通过电阻产生的热量越多。
在研究电流与电流关系的实验中，在电阻R2两端再并联一个相同的电阻，并联分电流，所以R2的电流就是干路R1电流的一半。分析实验数据，电阻R1所在容器液柱上升的较高，说明R1放出热量较多。在电阻和通电时间相同时，电流越大，电流通过电阻产生热量越多。
电热与通电时间的关系可以通过实验过程体现出来，对于某一个电阻丝所在容器，通电时间越长，液柱上升的越高，说明通电时间越长，电流通过电阻产生热量越多，没有必要再单独通过实验来探究。
通过本次实验可以得出电流通过电阻产生热量的多少与电流、电阻和通电时间都有关。电流越大、电阻越大、通电时间越长，电流通过电阻产生热量越多。
6． 结论
④ 在电流和电阻相同的情况下，通电时间越长，产生的热量越多。
⑤ 在电流、通电时间相同的情况下，电阻越大，产生的热量越多。
⑥ 在通电时间、电阻相同的情况下，电流越大，产生的热量越多。
知识点一：电流热效应
【探究重点】
注意能量的转化；注意两类用电器的区分
【例题精讲】
9. 下列措施中，属于利用电流热效应的是 ( )
A．电视机的后盖有很多孔 B．电饭锅的发热板装在底部
C．与空调器相连的导线很粗 D．电脑的主机中安装微型风扇
【答案】B
【解析】
A. 电视机的后盖有许多散热片，属于防止电热的危害，故A错误；B. 电饭锅的发热板利用的是电流的热效应，故B正确；C. 空调与导线是串联的，通过的电流及通电时间相同，导线很粗，电阻很小，由焦耳定律知，当电流和通电时间相同时，电阻小的产生的热量小，导线很粗属于防止电热的危害，故C错误；D. 电脑主机箱里的小风扇具有散热的作用，属于防止电热的危害，故D错误．故选B.
点睛：所谓电流的热效应，即导体中通的电流时，其电流所做的功几乎全部转化为电热，即该用电器主要用于发热的．据此对下面的各个选项逐次分析即可．
【巩固训练】
10. 如图所示的四种家用电器中，利用电流热效应工作的是( )
A．抽油烟机 B．电风扇
C．电视机 D．电热水壶
【答案】：D。
【解析】解：
A、吸油烟机利用电动机带动工作，利用了电流的磁效应。故A错误。
B、电风扇主要是把电能转化为机械能，是利用了电流的磁效应，故B错误。
C、电视机主要是把电能转化为声能和光能，故C错误。
D、电水壶是利用了电流的热效应，来给水加热的，故D正确。
知识点二：探究电流热效应的因素
【探究重点】
注意控制变量法的应用；
【例题精讲】
11. (2021·辽宁辽宁·中考真题)如图所示的自制便携式封口机，使用电压为3V的电源，接通电路发热电阻温度升高，利用电流的______实现高温封口。阻值为1Ω的发热电阻10s内产生______J的热量。封口时总是把塑料袋烫坏，应将发热电阻换成阻值更______(填“大”或“小”)的。
【答案】热效应；90；大。
【解析】[1]封口机是利用电流的热效应工作的，在电流通过时，电路中的电阻发热温度升高从而达到工作目的。
[2]10s内，封口机产生的热量：；
[3]封口时把塑料袋烫坏是因为封口时产生的热量太多，据知，在电压和时间相同时，电阻越大，产生的热量越少，所以应将发热电阻换成阻值更大。
【巩固训练】
12. 如图所示是小明“探究影响电流热效应的因素”的实验装置，在甲、乙两瓶中装入质量和初温均相同的煤油，R1、R2采用如图连接方式的目的是__________。闭合开关一段时间后，乙瓶中温度计的示数较高，由此说明通电导体产生的热量与__________有关。小华用相同装置(煤油质量也相等)同时进行实验，细心的小红看到小明和小华两组电阻丝阻值相等的烧瓶中，小华这一组的煤油升温比小明的快，比较发现：小华的滑动变阻器接入电路的阻值较小，根据这一现象，小红__________(选填“能”或“不能”)初步判断出通电导体产生的热量与通过导体的电流有关。
【答案】 ①. 控制电流和通电时间相同 ②. 电阻 ③. 能
【解析】[1]由图可知，两电阻串联，目的是控制R1和R2中的电流相同，而且还可以控制通电时间相同。
[2]乙瓶中温度计的示数较高，可知在电流与通电时间相同的情况下，电阻越大，产生的热量越多；说明通电导体产生的热量与电阻的大小有关。
[3]由题意可知，小华和小明用相同的装置做实验，可知加热的电阻阻值相同；但小华的滑动变阻器接入电路的阻值较小，由欧姆定律可知，小华做实验时电路中的电流较大，此时小华这一组的煤油升温比小明的快，说明在通电时间和电阻大小相同的情况下，通过导体的电流越大，产生的热量越大，即小红可以初步判断出通电导体产生的热量与通过导体的电流有关。
知识点三：焦耳定律计算
【探究重点】
电热Q与电能W的关系
电热和电功是两个完全不同的概念，只有在纯电阻电路(如电热器)中，Q = W。在纯电阻电路中，电流通过导体做功，将电能全部转化成内能，所以产生的电热与消耗的电能相等。则有Q = W。
而在非纯电阻电路中，Q
13. 某电热水壶标有“220V 1000W”字样，正常工作7min可将质量为1 kg的水从20℃加热至沸腾(标准大气压下)，水吸收的热量为___J，消耗的电能为___J。此过程中电热水壶的效率为___%。(c水= 4.2×103J/(kg·℃))
【答案】 ①. 3.36×105 ②. 4.2×105 ③. 80
【解析】[1]水吸收的热量为
Q=cmΔt=4.2×103J/(kg·℃)×1 kg×80℃=3.36×105J
[2]消耗的电能为
W=Pt=1000W×420s=4.2×105J
[3]此过程中电热水壶的效率为
【巩固训练】
14. (2021·辽宁辽宁·中考真题)如图甲是一款可调温果汁加热鼎，图乙是其简化电路图。R1，R2均为加热电阻，当开关接1时，加热鼎处于保温挡。保温功率为275W。当开关接2时，加热鼎处于可调温挡，可调功率范围为275W-1100W。[果汁比热容取4.0×103J/(kg·℃)]求：
(1)加热鼎最大功率时电路中的电流；
(2)滑动变阻器R1的最大阻值；
(3)不计热量损失，加热鼎用最大功率对1kg果汁加热2min，果汁升高的温度。
【答案】(1)5A；(2)132Ω；(3)33℃。
【解析】(1)由P=UI得：
(2)由得
由得：
滑动变阻器R1的最大阻值：
(3)由得：
由于不计热量损失：
由得：
知识点五：电流热效应实验
【探究重点】
注意控制变量法的应用
【例题精讲】
15. (2020·江苏省扬州市仪征市中考一模)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
【答案】C。
【解析】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。
【巩固训练】
16. (2021·辽宁辽宁·中考真题)如图是焦耳定律的实验装置，其中R1=5Ω，R2=R3=10Ω。只闭合S1可以探究电流产生热量与______的关系，若电路中的电流为0.1A，通电10min电阻R1产生的热量为______J。闭合S1和S2，通过R1的电流是R2的2倍，左侧U形管内液柱的高度差比右侧更大，这说明______(填“电流”或“电阻”)对产生热量多少影响更大。
【答案】电阻；30；电流。
【解析】[1]只闭合S1，电阻R1、R2串联，通过的电流相等，通电时间相等，根据，可以探究电流产生热量与电阻大小的关系。
[2]若电路中的电流为0.1A，通电10min电阻R1产生的热量：；
[3] 闭合S1和S2，通过R1的电流是R2的2倍，即 , 左侧U形管内液柱的高度差比右侧更大，即左侧电阻R1产生的热量多，这说明电流对产生热量多少影响更大。
8. 如图所示的用电器中，主要利用电流的热效应工作的是( )
A. 电视机B. 电脑音箱C. 电热杯D. 空气净化器
【答案】C
【解析】A．电视机工作时主要是电能转化为光能和声能，不是利用电流的热效应，不符合题意；
B．电脑音箱工作时主要是电能转化为声能，不是利用电流的热效应，不符合题意；
C．电热杯工作时，电能转化为内能，是利用电流的热效应，符合题意；
D．空气净化器工作时主要是电能转化为机械能，不是利用电流的热效应，不符合题意。
故选C。
9. 江都城北的毛先生购买了一只电热水器，使用时发现通电不长时间，其电源线很热，甚至能闻出很浓的橡胶的焦味，于是毛先生决定用他学过的物理知识向消费者协会投诉，他可从下面哪个方面的鉴定提出投诉 ( )
A．电压太高 B．导线太短
C．导线太粗 D．导线太细
【答案】D；
【解析】根据焦耳定律Q=I2RT，当导线中的电流一定、通电时间一定时，引起电热过多的原因是电阻太大； 材料、长度、横截面积、温度都影响电阻，由生活经验可知，商家不能通过长度、温度作弊的，只能从材料、横截面积方面，所以应该是导线太细导致电阻过大的原因。
10. 如图是研究电流通过导体产生的热量与哪些因素有关的实验，下列正确的是( )。
A．甲实验中两个电阻串联只是为了保证流过两个电阻电流相等；
B．甲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1：2；
C．乙实验是为了研究电流产生的热量与电阻的关系；
D．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1：4
【答案】B。
【解析】A、甲实验两电阻丝阻值不同，两电阻串联后，则通过电阻丝的电流和通电时间相同，可以探究电流通过导体产生的热量与电阻的关系，故A错误；
B、甲实验两电阻丝串联，则通过电阻丝的电流和通电时间相同，右侧电阻阻值大，由焦耳定律Q＝I2Rt可知，右侧电阻是左侧电阻的2倍，产生的热量也是左侧的2倍，故左右两侧容器内空气吸收的热量之比为1：2，故B正确；
C、乙实验，右侧电阻丝与另一电阻丝并联，故左右空气盒中电阻丝的电阻和通电时间相同，但通过电阻的电流不同，所以研究电流产生的热量与电流的关系，故C错误；
D、乙实验，右侧电阻丝与另一电阻丝并联，故左右空气盒中电阻丝的电阻和通电时间相同，左侧的电流是右侧电流的2倍，由焦耳定律Q＝I2Rt可知，左侧电阻产生热量是右侧电阻产生热量的4倍，即左右两侧容器内空气吸收的热量之比为4：1，故D错误；故选：B。
11. (2020·山东青岛市·中考真题)甲、乙两个电热器的电阻之比为，通电相同时间产生的热量之比为，则通过甲、乙的电流之比为( )
A． B． C． D．
【答案】C
【解析】
甲、乙两个电热器通电相同时间产生的热量之比为，根据Q=I2Rt有
已知甲、乙两个电热器的电阻之比为，则
即通过甲、乙的电流之比为
故ABD错误，C正确。故选C。
12. 电热毯内的电阻丝断了。如果将电阻丝的两个断头接上后继续使用，电热毯的接头处很容易被烧焦，其原因是接头连接处接触不良，接头处电阻______(变大/变小)。接头处的电流______(大于/等于/小于)电阻丝的其它部分的电流，接头处两端的电压______(大于/等于/小于)220V。
【答案】 ①. 变大 ②. 等于 ③. 小于
【解析】[1]导线的两个断头接上后继续使用，接头处会因为接触不够紧密而使导电能力减弱，即电阻增大。
[2]接头处和其它部分串联，故电流相等。
[3]电热毯两端的总电压为220V，接头处和电热毯其它部分电阻丝串联，由串联分压可知接头处的电压小于220V。
13. (2020·四川成都市·九年级一模)某款迷你电炖盅有加热和保温两个档，加热档的功率为100W，如图是其简化的电路图，已知，电炖盅的旋钮开关处于图示位置时是______档，电炖盅在保温挡工作10min产生的热量是______J。
【答案】保温
【解析】
[1]由图可知，开关处于图示位置时，、串联，电路的总电阻最大，电源电压一定，由知，此时电路的总功率最小，为保温挡。
[2]当旋钮开关旋转后，电路为的简单电路，电路的总电阻最小，总功率最大，为加热档。由可得R2的阻值
所以保温挡工作时产生热量
14. 为了探究电流通过电阻时产生的热量与哪些因素有关，某小组同学分别将阻值不同的电阻丝放入完全相同的两个杯子中，然后在两个相同的U形管中装入水后，将U形管接入杯中后密封(密封的空气质量相同且此时U形管内水面相平)。若通电一段时间后，电阻丝产生的热量使密闭空气膨胀，U形管中水面高度将发生变化，此变化反映了密闭空气温度的变化。实验时他们将两电阻串联接到电源两端，然后又将两电阻分别接到相同电源两端，通电相同的时间后实验现象如图(a)、(b)所示：
①分析比较图(a)甲、乙两U形管中水面高度的变化情况，可归纳得出的结论是：当通过电阻的电流、通电时间相同时，电阻的阻值大， 。
②分析比较图(b)甲、乙两U形管中水面高度的变化情况，可归纳得出的结论是： 。
【答案】(1)产生的热量越多；(2)当电压、通电时间相同时，电阻的阻值越小，产生的热量越多。
【解析】(1)由图可知：甲乙是串联在电路；甲中水面的高度差小于乙中的水面的高度差，说明乙中的电阻产生的热量多，乙的电阻大于甲的电阻，故结论为：当通过电阻的电流、通电时间相同时，电阻的阻值大，产生的热量越多；
(2)由图可知，两电阻并联，电压相等，甲中水面的高度差大于乙中的水面的高度差，说明甲中的电阻产生的热量多，甲的电阻小于乙的电阻，通过甲的电流大于通过乙的电流，故结论为：当电压、通电时间相同时，电阻的阻值越小，产生的热量越多。
7. 对于下面课本中的几个小实验，说法正确的是( )
A. 探究影响电流热效应的因素，通过煤油的温度变化来比较电阻丝产生热量的多少
B. 探究串、并联电路电流的特点时，应选择两个相同规格的灯泡进行实验
C. 在空气压缩引火仪实验中，第一次不成功后不停的一次次重复，就能成功
D. 利用“伏安法”测小灯泡电阻时，需要多次测量求平均值减小误差
【答案】A
【解析】A．在探究影响电流热效应因素的实验中，让发热的电阻丝对煤油加热，实验者可以通过煤油的温度变化来比较电阻丝产生热量的多少，这叫“转换法”，故A正确；
B．研究串、并联电路各处电流的关系时，尤其是探究并联电路的电流特点时，如果两个灯泡阻值相同，测量的电流也会相同，就会得出“并联电路各支路电流相等”的错误结论，所以为了寻找普遍规律，换用不同规格的灯泡多次测量，故B错误；
C．在空气压缩引火仪实验中，第一次不成功后，应检查或更换实验硝化棉，而不是不停的一次次重复，故C错误；
D．用伏安法测小灯泡电阻时，由于灯泡的电阻会随温度的变化而变化，即测量的不是定值电阻的阻值，所以多次测量不能减小误差，故D错误。
故选A。
8. (2020·湖南株洲市·中考真题)如图所示，长度、横截面积一样，材料不同的两个长方体电阻串联在电路中，电阻分别为R1=2Ω，R2=4Ω，在它们表面涂上厚度一样的蜡。现在闭合开关给它们通电，过一段时间后，我们观察到( )
A．R1上的蜡熔化得快 B．R2上的蜡熔化得快
C．R1、R2上的蜡熔化得一样快 D．无法比较
【答案】B
【解析】
由电路图可知，两个电阻串联，通过的电流相同；由焦耳定律可知电阻发热为
通电相同时间后，电阻越大则发热量越大，即R2上的蜡熔化得快；故B符合题意。
故选B。
9. (2020·辽宁鞍山市·中考真题)某品牌电热水壶上标有“220V 1400W”的字样，小明发现烧水过程中电热水壶的发热体部分很快变热，但连接的导线却不怎么热，这是因为导线的电阻比发热体的电阻______。在额定电压下，电热水壶烧水3min，这段时间内电热水壶发热体产生的热量是______J。若发热体产生的热量全部被水吸收，能将______kg的水从20°C升高到100°C(c水=4.2×103J/(kg·°C))
【答案】小 2.52×105 0.75
【解析】
[1]热水壶的发热体与电线串联，通过它们的电流及时间相等，但热水壶的发热体的电阻比电线的电阻大得多，由焦耳定律可知，热水壶的发热体比电线产生的热量就多得多，所以电热丝很热，但与之相连的电线却不怎么热。
[2]在额定电压下，烧开一壶水用时3min，这段时间内电热水壶发热体产生的热量
[3]根据公式得，加热水的质量
10. 如图是探究“电流通过导体时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。
(1)实验中，观察U形管中液面高度差的目的是 ______ 。
(2)甲装置通电一段时间后， ______ (填“左”或“右”)侧容器中U形管中液面的高度差大。可得到的结论是： ______ 。
(3)如果乙装置中R3发生了断路，保证通电时间相同，与其完好时相比，则左侧U形管中液面的高度差将 ______ (填“变大”“变小”或“不变”)。
(4)利用甲装置还可以研究电压一定时，电流通过导体时产生热量与电阻的关系。可将甲装置做如下改动：将接在B接线柱上的导线改接在A处，再取一根导线连接在 ____ 两个接线柱之间即可。
【答案】 ①. 比较电流通过导体产生热量的多少 ②. 右 ③. 通过导体的电流和通电时间相同时，导体的电阻越大，产生的热量越多 ④. 变小 ⑤. BD
【解析】(1)[1]实验要研究“电流通过导体时产生热量与哪些因素有关”，通过观察U形管中液面高度差来比较电流通过导体时产生热量的多少。
(2)[2]在甲实验装置中，两个电阻串联接在电路中，通电时间和通过的电流都相等，右侧容器中的电阻大，根据焦耳定律，右侧容器中的电阻产生的热量多，气体膨胀更多些，U形管中的液面的高度差较大。
[3]由此得到结论通过导体的电流和通电时间相同时，导体的电阻越大，产生的热量越多。
(3)[4]如果乙装置中R3发生了断路，电路的总电阻变大，通过电路的电流变小，在通电时间相同情况下，与其完好时相比，左侧电阻没有改变，产生的热量减少，所以左侧U形管中液面的高度差将变小。
(4)[5]利用甲装置研究电压一定时，电流通过导体时产生热量与电阻的关系，要将两电阻并联接入电路，将接在B接线柱上的导线改接在A处，再取一根导线连接在BD两个接线柱之间。
11. (2020·山东临沂市·九年级二模)如图甲所示为灯泡和电动机的串联电路，电源电压为5V，电流表示数为0.3A，电动机线圈的电阻为0.5Ω，灯泡的I﹣U图象如图乙所示。则此时灯泡的电阻为______Ω(计算结果保留到小数点后一位)；通电1min电动机线圈放出的热量为______J。
【答案】6.7 2.7
【解析】
[1]该电路为串联电路，串联电路中，电流处处相等；电流表示数为0.3A时，根据图象可知，灯泡两端的电压为2V；根据欧姆定律可知，灯泡的电阻为
[2]通电1min电动机线圈放出的热量为
12. 图甲是一种电热暖手宝，其主要参数如图乙所示，袋内通常用水来当吸热或放热的物质，使用前要先给其通电加热，如果在额定电压下加热10min，暖手宝内水的温度由原来的5℃上升至65℃，指示灯熄灭。[]
(1)袋内通常用水来当吸热或放热的物质，因为水的______；
(2)求在此加热过程中水吸收的热量是多少J？
(3)求此电热暖手宝的发热效率为多大？
【答案】 ①. 比热容大 ②. 2.52×105J ③. 84%
【解析】(1)[1]袋内通常用水来当吸热或放热的物质，是因为的水比热容大，相同质量的水和其它物质相比，吸收或放出相同热量后，水升高或降低的温度较小。
(2)[2]水吸收的热量为
(3)[3]电热丝放出的热量为
电热暖手宝的发热效率为
9. (2020·吉林省第二实验学校九年级其他模拟)在家庭电路中，有时导线长度不够，需要把两根连接起来，而连接处往往比别处更容易发热，加速老化，甚至引起火灾。这是因为导线连接的位置( )
A．电阻小 B．电阻大
C．电流小 D．功率小
【答案】B
【解析】
在家庭电路中，导线相互连接处因接触不良，该处的电阻较大，导线连接处与导线串联在电路中，通过的电流相等、通电时间相等根据Q=I2Rt，连接处产生的热量较多，往往比别处更容易发热，加速导线老化，甚至引起火灾．故B符合题意。
故选B。
10. （2022·陕西省）物理科技小组在课外制作活动中，把一废旧电饭锅改造成一个由一根电热丝和两个开关组成的简易电饭锅。接通电源，手动开关闭合，电热丝工作，当锅内温度达到103℃时，手动开关自动断开，且无法自动闭合；接通电源，温控开关在锅内温度低于60℃时自动闭合，电热丝工作，锅内温度高于85℃时，温控开关自动断开。通过两个开关的通断，可实现加热和保温两种功能。根据以上描述，下列判断正确的是（ ）。
A. 接通电源，闭合手动开关，电热丝才能开始工作；
B. 当手动开关自动断开时，简易电饭锅马上进入保温状态；
C. 锅内温度由103℃降至60℃过程中，电热丝不工作；
D. 简易电饭锅加热时的功率大于保温时的功率
【答案】C。
【解析】A．由题意可知，由题意可知，温控开关S1与按钮开关S2是并联的，如图所示
电热丝要工作，只需闭合开关S1或者开关S2，当锅内温度低于60℃时，温控开关S1自动闭合，电热丝工作，故A错误；
B．当手动开关自动断开时，锅内温度达到103℃，锅内温度高于85℃，温控开关S1不会闭合，所以简易电饭锅不能马上进入保温状态，故B错误；
C．锅内温度达到103℃时，手动开关自动断开，且无法自动闭合，而温控开关在锅内温度低于60℃时才会自动闭合，所以锅内温度由103℃降至60℃过程中，电热丝不工作，故C正确；
D．根据公式可知，简易电饭锅加热时的功率与保温时的功率一样大，故D错误。故选C。
11. (2020·山东烟台市·中考真题)如图甲所示，电源电压保持不变，电阻R2＝10Ω，闭合开关S，电压表V1、V2的指针偏转情况完全相同，如图乙所示。则下列说法正确的是( )
A．电流表A的示数为0.6A
B．电阻R1的阻值为10Ω
C．电阻R2的电功率为9W
D．10s内电阻R1产生的热量为36J
【答案】A
【解析】
从电路中可看出V2示数较大，电压表V1、V2的指针偏转情况完全相同，两表所选量程不同，V2应是大量程，示数为7.5V，V1应是小量程，示数为1.5V。
R2的电压为电路中的电流为
电阻R1的阻值为电阻R2的电功率
10s内电阻R1产生的热量为
故选A。
12. （2022·江西省）某商场有甲，乙两种容积相同的电热水壶，甲标有“220V 800W”的字样，乙标有“220V 1500W”的字样，若家庭电路的电压是220V，室内插座的额定电流是5A，用该插座给电热水壶供电，从安全用电的角度考虑，应选购______（选填“甲”或“乙”）电热水壶，选择的理由是______。
【答案】①甲；②乙的额定电流超过了插座的额定电流5A。
【解析】[1]甲电热水壶的额定电流为
乙电热水壶的额定电流为
因为I1<5A，I2>5A，所以从安全用电的角度考虑，应选购甲。
[2]因为乙的额定电流超过了插座的额定电流5A，使用可能导致插座烧坏，甚至引起火灾。
13. (2020·辽宁盘锦市·中考真题)如图所示的电路中，R的阻值为10Ω，闭合开关，电流表指针正常偏转，则电源的右端是极；滑动变阻器的滑片向左移动，电流表示数______(填“变大”、“变小”或“不变”)，当电流表示数为0.2A时，通电10s，R产生的热量是______J。
【答案】变大 4J
【解析】
[1]当滑动变阻器向左滑动的时候，接入电路的阻值变小，根据欧姆定律可得，电路中的电流变大。
[2]根据焦耳定律可得R产生的热量为
14. 如图所示，甲、乙两个完全相同的玻璃瓶内有阻值分别为、的电阻丝，瓶中插入温度计a、b。
(1)利用此装置探究电流通过导体产生的热量与哪些因素有关时，在两瓶中加入质量、初温相同的煤油，且电阻丝的阻值，闭合开关一段时间，可以通过观察______情况，判断电阻丝产生热量的多少。此方案是探究______和______相同时，电流通过电阻丝产生的热量与______大小的关系。
(2)在甲、乙两瓶内换用质量、初温相同的不同液体，且电阻丝的阻值R甲______R乙(选填“相等”或“不等”)时，可以比较不同物质的吸热能力。若一段时间后，小希观察到乙瓶内液体温度高一些，甲瓶内液体吸收的热量______乙瓶内液体吸收的热量(假设甲、乙两瓶相同时间内散热相同)，甲、乙两瓶内液体的比热容关系是c甲______c乙。(以上两空均填“大于”“小于”或“等于”)
【答案】 ①. 温度计的示数的变化 ②. 电流 ③. 通电时间 ④. 电阻 ⑤. 相等 ⑥. 等于 ⑦. 大于
【解析】(1)[1]电流通过导体产生的热量不易直接观察，本实验中通过温度计示数的变化来反映电流产生热量的多少。
[2][3][4]由图可知，两电阻丝串联，通过的电流相同，通电时间也相同，而两电阻丝的阻值不同，故该装置探究是电流通过电阻丝产生的热量与电阻的关系。
(2)[5][6][7]探究不同物质的吸热能力，应在甲、乙两瓶内换用质量、初温都相同的不同液体，并使甲、乙两烧瓶中电阻丝的阻值相等，即
则相同时间内两电阻丝上产生的热量相同，即甲瓶内液体吸收的热量等于乙瓶内液体吸收的热量；因乙瓶内液体温度高一些，由可知，甲的比热容大于乙的比热容，即
15. (2020·广西贺州市·九年级一模)如图甲是小灯泡L的U-I图象，将此灯接入图乙的电路中(电源电压不变)，闭合开关S1后，灯L的实际功率为2W；再闭合开关S2后，电流表示数变化了0.2A，则电阻R的阻值是______Ω，此时1min内电路产生的热量是______J。
【答案】20 168
【解析】
[1]闭合开关S1后，灯L的实际功率为2W，由甲图可知，电源电压为4V，此时通过灯泡的电流为0.5A；再闭合开关S2后，灯与电阻并联，灯与电阻互不影响，电流表示数要变大，电流表示数变化了0.2A，所以可求出电阻R的阻值是
[2]此时总电流为所以此时1min内电路产生的热量是
16. 一新款节能电炖锅如图甲，有关技术参数如表（设电炖锅不同挡位的电阻和加热效率均不变）。
额定电压
电炖锅档位
额定功率/W
200V
低温
200
中温
400
高温
600
（1）求电炖锅在高温挡正常工作时的电流（计算结果保留一位小数）；
（2）在用电高峰期，关掉家里的其他用电器，只让处于中温挡状态的电炖锅工作，观察到标有“1800r/（kW•h）”的电能表转盘在12ls内转了20圈，求此时的实际电压；
（3）电炖锅正常工作时，用低温挡和高温挡分别给质量相同的冷水加热，待水温达到50℃时开始计时，绘制的水温随时间变化的图象如图乙所示。结合所给信息，通过计算，分析比较用高温挡还是用低温挡更节能。
【答案】见解析
【解析】（1）由表中数据可知，高温的功率P高=600W，由P=UI可得，在高温档工作时，电路中的电流：；
（2）由可得，电炖锅的电阻：，
电炖锅在高档工作时，电能表转盘在在121s内转了20r，
则电炖锅消耗的电能：，
实际功率为：，
由可得，电路的实际电压：
（3）高温档消耗的电能W高=p高t高=600W×6×60s=2.16×105J，则水升高1℃消耗的电能2.16×105J/20=1.08×104J，
低温档消耗的电能W低=P低t低=200W×9×60s=1.08×105J，
则水升高1℃消耗的电能为1.08×105J/8=1.35×104J，
因为1.08×104J＜1.35×104J，且两档加热水的质量相同，所以加热等质量的水升高1℃，高温档比低温档消耗电能少，用高温档节能。
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