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物理沪科版第四节 科学探究：电流的热效应习题
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这是一份物理沪科版第四节 科学探究：电流的热效应习题，共30页。试卷主要包含了4 科学探究，电流的热效应，2W等内容，欢迎下载使用。
16.4 科学探究：电流的热效应
【知识梳理】
一、电流热效应
1.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。
2.探究电流产生的热量与哪些因素有关
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，温度升高的度数越高，说明通电时间越长，电流通过电阻产生热量越多。
在研究电流与电流关系的实验中，通过调节滑动变阻器，增大通过电阻丝的电流，发现电流越大，电阻所在容器温度上升的较高，说明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。
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，电阻大的容器中的温度计升高的温度高，说明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。
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.在设计电路时要利用控制变量的思想，电流、电阻和通电时间都能影响电热的大小，在探究其中一个物理量时，要控制其它量相同。在探究电热与电阻关系时，要控制电流相同，结合串、并联电路的特点，利用串联电路电流相等，所以把两个阻值不同的电阻串联进行实验。在探究电热与电流关系时，要控制电阻一定，电流不同，因而通过调节滑动变阻器改变通过电阻的电流。
4.本实验是利用电阻丝加热液体（煤油）来反映电流通过电阻产生热量的多少，现象比较明显，测量方便。实验中也可以利用空气的热胀冷缩的性质，用密闭容器连接U型管，通过U型管两侧液面高度差的变化来比较放出热量多少。
二、焦耳定律
1.焦耳定律：电流通过导体产生的热量，与电流的二次方成正比，与导体的电阻成正比，与通电时间成正比。
2.焦耳定律公式：Q=I2Rt。式中单位Q→焦(J)；I→安(A)；R→欧(Ω)；t→秒。
3.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。
4.电热和电能的关系：在纯电阻电路中，电能全部转化为内能，Q=W。如电炉子。在非纯电阻电路中，电能只有部分转化为内能，电热小于电能，即Q【易错点】
使用焦耳定律公式进行计算时，公式中的各物理量要对应于同一导体或同一段电路，与欧姆定律使用时的对应关系相同。当题目中出现几个物理量时，应将它们加上角码，以示区别。
注意:W=Pt=UIt适用于所有电路，而只用于纯电阻电路(全部用于发热)。
【规律总结】
在串联电路中，由于通过导体的电流相等，通电时间也相等，根据焦耳定律可知电流通过导体产生的热量跟导体的电阻成正比。
具体比例关系为：
在并联电路中，由于导体两端的电压相等，通电时间也相等，根据焦耳定律可知电流通过导体产生的热量跟导体的电阻成反比。
具体比例关系为：
【典例分析】
（2021广西贵港中考真题）在“探究电流产生的热量与哪些因素有关”的实验中，实验电路如图1所示，其中R1>R2。
实验一：探究电流产生的热量与电阻大小的关系；
（1）请按照图1中的电路图将图2实物图连接完整；
（2）实验电路按照图1中的电路图连接是为了控制通电时间相同和控制_______；电阻丝放出热量的多少，通过_______来进行判断。
（3）为了便于比较两根电阻丝通过电流后产生热量的多少，a、b两瓶中要装入_______相等、初温相同的同种液体。
实验二：探究电流产生的热量与电流大小的关系
（4）闭合开关，移动滑动变阻器的滑片，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加热的煤油，在实验一中温度升高Δt1，在实验二中温度升高Δt1′，则Δt1′_____2Δt1（选填“大于”、“等于”或“小于”），该实验说明电流产生的热量与电流大小______正比例关系（选填“成”或“不成”）。实验中，用电阻丝R2加热煤油重复以上实验步骤，也可以得出相同的结论。
【思路小结】
分析探究电流产生的热量与哪些因素有关的实验中，要特别注意科学研究方法的应用。一是控制变量法的应用，在探究电流产生的热量与电流、电阻、通电时间中某个因素的关系时，必须控制其他变量；二是转化法的应用，在实验中把无法直接测量的电热转换为便于观察的温度计示数。
【真题操练】
1．（2021北京中考）下列四种用电器中。利用电流热效应工作的是（ ）
A．电冰箱B．电视机C．电脑D．电热水壶
2．（2021贵州中考）一台电动机的额定电压为220V，正常工作时的电流为5A，线圈的电阻为4Ω。下列判断中正确的是（ ）
A．电动机是利用电磁感应原理工作的
B．电动机工作时电能全部转化为机械能
C．这台电动机的额定功率是1.1kW
D．这台电动机正常工作1min线圈产生的热量是100J
3．（2021云南中考）将规格都是“220V 150W”的一台电风扇、一台电视机和一只电烙铁分别接入家庭电路中，正常工作相同时间，以下说法正确的是（ ）
A．三个用电器均能将电能全部转化为内能
B．根据可计算出三个用电器的电阻相等
C．三个用电器消耗的电能一样多
D．三个用电器产生的热量相等
4．（2021湖北宜昌中考真题）甲、乙两电热丝电阻之比为2:3，通过的电流之比为3:1，则相同时间内产生的热量之比为（ ）
A．2:1B．6:1C．1:2D．1:6
5．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
6．（2020湖南株洲中考）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
7．（2021四川自贡中考）如图所示是“探究电流通过导体时产生热量的多少与哪些因素有关”的实验装置。两个透明容器中密封着等量的空气，下列说法错误的是（ ）
A．U形管液面高度变化是因为容器中气体热胀冷缩的缘故
B．通电后透明容器中气体的内能增大是通过做功的方式改变的
C．图甲中，通电一段时间后左右两边容器内电阻产生的热量之比是1∶2
D．图乙所示的装置可以用来探究电流通过导体产生的热量多少跟电流大小的关系
8．（2021山东兰山模拟）家用洗衣机的主要部件就是电动机，若一台洗衣机在220V电路中正常工作时通过的电流为2A，电动机线圈电阻为2Ω，则每分钟电流通过线圈产生的热量为（ ）
A．480JB．1.452×106JC．2.64×104JD．880J
9．（2021甘肃临洮九年级二模）如图甲所示，电源电压为12V，电流表量程为0~3A，滑动变阻器标有“30Ω 1A”，当开关S闭合，滑动变阻器滑片P滑至中点时，电压表的示数如图乙所示，下列说法正确的是（ ）
A．定值电阻R的阻值为10Ω
B．滑动变阻器滑片在中点时，定值电阻R在10s内产生的热量是162J
C．滑动变阻器可接入电路的阻值范围为1~30Ω
D．滑动变阻器的最大电功率为7.2W
10．（2021贵州铜仁中考）如图所示的电路中只闭合时，通过的电流是1.5A，，。则下列选项正确的是（ ）
A．电源电压是20V
B．当开关全部闭合时，和是并联电路
C．只闭合时，通电20s电流通过产生的电热是200J
11．（2021广西玉林中考）把一段匀质导线对折后其阻值比原来的 ___________（选填“大”或“小”）；一个定值电阻两端的电压由2V增大到4V时，通过该电阻的电流增加了1A，通电时间由1s增加到2s，则该电阻产生的电热增加了 ___________J。
12．（2021江苏无锡中考）小华家电热毯内的电阻丝断了，爸爸将两个断头接上后想继续使用，被小华阻止了。原因是______；接头处与电阻丝其他部分是串联的，通过它们的电流大小是______的。但电阻丝接头处的电阻较大，长时间使用会导致______。
13．（2021辽宁阜新中考真题）如图所示，电源电压不变，先闭合开关S1，电流表示数为0.4A， 再闭合开关S2，电流表示数增加了0.2A，则R1、R2两端电压之比为______，R1、R2电阻值之比为______，若电阻R1=5Ω，通电1min 电阻R2产生的热量为______J。
14．（2021湖南湘潭中考）如图所示，串联的两电阻丝（R1＜R2），封闭在两个完全相同的烧瓶中，并通过短玻璃管与相同的气球相连。闭合开关，通过两电阻丝的电流 ______（选填“相等”或“不相等”），一段时间后，密闭烧瓶内的空气被加热，观察到 ______（选填“A”或“B”）气球先鼓起来。
15．（2021湖南益阳中考）某款家用茶具煮茶时的电阻为55Ω，正常情况下通过茶具的电流是___________A，煮一壶茶用了5 min，产生的热量为___________J。
16．（2021辽宁阜新九年级一模）如图所示，电源电压不变，先闭合开关S1，电流表示数为0.5A， 再闭合开关S2，电流表示数增加了0.3 A，则R1、R2两端电压之比为___________，R1、R2电阻值之比为___________，若电阻R2=5Ω，通电1min 电阻R1产生的热量为___________J。
17．（2021南昌九年级期末）电饭锅是利用电流的______来工作的，电饭锅具有保温和加热功能，如图是它的模拟电路，当开关S1、S2都闭合时，电饭锅处于______（选填“加热”或“保温”）状态。
18．（2021佛山九年级二模）家用电吹风的简化电路如图所示，主要技术参数如表。则该电吹风正常工作吹热风时，电热丝的阻值是______，电热丝消耗的功率是______ W，正常工作吹热风电热丝产生的热量是______ J。
19．（2021山西九年级二模）如图所示，小明发现爷爷家居住的小区线路严重老化，于是拍照并找到小区管理人员建议马上更换电线，否则易引发火灾。请你用学过的知识解释图中情景易引发火灾的原因。
20．（2021云南盘龙九年级期末）如图是某实验小组探究“电流产生的热量与哪些因素有关”的实验装置。
（1）实验前应取______相等的两瓶煤油，在这个实验中，电流产生的热量的多少，是通过______体现出来。为了便于实验观察，还应使两瓶煤油的______相同；
（2）实验时，实验小组的同学首先将滑动变阻器的滑片保持在某一适当位置处，然后闭合开关进行观察。由图中的连接方式可知他们是在探究电流产生的热量与_______的关系，因此所选择的两段电阻丝的电阻大小应该_______；
（3）完成了上面的实验后，实验小组的同学向左移动滑动变阻器的滑片P。可观察到两支温度计的示数都比原来上升得______（选填“快“或“慢”）。说明在通电时间都相同的情况下，_______越大，电流通过电阻丝产生的热量就越多。
21．（2021江苏常州中考）小组同学选择阻值不变的电阻丝，探究“电流通过电阻丝产生的热量（简称电热）与通电时间、电流、电阻的关系”。
（1）为探究电热与通电时间、电流的关系，在锥形瓶内装入适量煤油，设计电路如图甲所示，开关闭合前，滑动变阻器的滑片P应置于 ______（A/B）端；
（a）闭合开关S，调节滑动变阻器的滑片P，直至电流表示数为0.5A，通电5分钟、温度计的示数升高了5℃；
（b）保持滑动变阻器滑片P的位置不变，通电10分钟、温度计的示数升高了9℃，（a）、（b）对比可得结论：______；
（c）向 ______移动滑动变阻器的滑片P，直至电流表示数为1A，通电10分钟、温度计的示数升高了33℃，（b）、（c）对比可得结论：______；
（d）实验只能得到定性结论，主要原因是 ______；
（2）为探究电热与电阻的关系，并测出标签污损的电阻丝R2的阻值，在两个相同的锥形瓶内装入等质量的煤油，设计如图乙所示电路。开关闭合后，电压表有示数，但电流表无示数，电路故障是 ______，排除故障后，调节滑动变阻器的滑片P得到电表示数如图丙所示，则电压表示数为 ______V，电流表示数为 ______A，R2阻值为 ______Ω。一段时间后，观察到电阻丝 ______所在锥形瓶中的温度计示数升高的比较多；
（3）请分析“电炉工作时，电炉丝发热明显、而与电炉丝相连的导线发热不明显”：电炉丝的电流 ______导线的电流，电炉丝的电阻 ______导线的电阻。
22．（2021山东青岛中考）探究电流通过导体产生的热量的多少与什么因素有关
实验小组同学猜想：电流通过导体产生的热量可能与通过导体的电流、导体的电阻和通电时间有关。于是他们利用如图器材进行了探究实验。
甲、乙、丙三个装置的透明容器中各有一段电阻丝，容器中密封着等量的空气，U形管中液面高度的变化反映密闭空气温度的变化。
（1）选用________组合，并将它们________联接到电源两端进行实验，可以探究电热与电阻的关系。
（2）选用乙、丙组合，串联接到电源两端进行实验，可以探究电热与________的关系，其中15Ω电阻的作用是________。
（3）选用乙、丙组合，串联接到电源两端进行实验，发现乙装置U形管中液面无高度差，丙装置U形管中液面有高度差，产生此现象的原因可能是乙装置________。
23．（2021黑龙江中考）如图甲所示为某高、低温两挡位电烤箱的内部简化电路，S为手动开关，S1为自动控制开关，R1和R2均为电热丝，图乙是电烤箱正常工作时电流随时间变化的图像。求:
（1）高温挡工作时的功率；
（2）电热丝R2的阻值；
（3）15min内R1消耗的电能。
24．（2021四川广元中考）如图甲所示，电源电压恒定不变，滑动变阻器R1的最大阻值是40Ω，小灯泡的额定电压为6V，它的电流随电压变化的图象如图乙所示．
（1）当只闭合开关S1时，将滑动变阻器R1的滑片调到中点，此时小灯泡恰好正常发光，求电源电压和小灯泡的额定功率；
（2）当只闭合开关S2时，此时电流表的示数为0.4A，求电阻R2的阻值，小灯泡的实际功率；
（3）当只闭合开关S2时，通电1min，求电流通过电阻R2产生的热量。热风温度
额定功率
热风时；1000W
冷风时：120W
额定电压
220V
质量
沪科版九年级
第十六章《电流做功与电功率》
16.4 科学探究：电流的热效应
【知识梳理】
一、电流热效应
1.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。
2.探究电流产生的热量与哪些因素有关
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，温度升高的度数越高，说明通电时间越长，电流通过电阻产生热量越多。
在研究电流与电流关系的实验中，通过调节滑动变阻器，增大通过电阻丝的电流，发现电流越大，电阻所在容器温度上升的较高，说明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。
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，电阻大的容器中的温度计升高的温度高，说明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。
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.在设计电路时要利用控制变量的思想，电流、电阻和通电时间都能影响电热的大小，在探究其中一个物理量时，要控制其它量相同。在探究电热与电阻关系时，要控制电流相同，结合串、并联电路的特点，利用串联电路电流相等，所以把两个阻值不同的电阻串联进行实验。在探究电热与电流关系时，要控制电阻一定，电流不同，因而通过调节滑动变阻器改变通过电阻的电流。
4.本实验是利用电阻丝加热液体（煤油）来反映电流通过电阻产生热量的多少，现象比较明显，测量方便。实验中也可以利用空气的热胀冷缩的性质，用密闭容器连接U型管，通过U型管两侧液面高度差的变化来比较放出热量多少。
二、焦耳定律
1.焦耳定律：电流通过导体产生的热量，与电流的二次方成正比，与导体的电阻成正比，与通电时间成正比。
2.焦耳定律公式：Q=I2Rt。式中单位Q→焦(J)；I→安(A)；R→欧(Ω)；t→秒。
3.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。
4.电热和电能的关系：在纯电阻电路中，电能全部转化为内能，Q=W。如电炉子。在非纯电阻电路中，电能只有部分转化为内能，电热小于电能，即Q【易错点】
使用焦耳定律公式进行计算时，公式中的各物理量要对应于同一导体或同一段电路，与欧姆定律使用时的对应关系相同。当题目中出现几个物理量时，应将它们加上角码，以示区别。
注意:W=Pt=UIt适用于所有电路，而只用于纯电阻电路(全部用于发热)。
【规律总结】
在串联电路中，由于通过导体的电流相等，通电时间也相等，根据焦耳定律可知电流通过导体产生的热量跟导体的电阻成正比。
具体比例关系为：
在并联电路中，由于导体两端的电压相等，通电时间也相等，根据焦耳定律可知电流通过导体产生的热量跟导体的电阻成反比。
具体比例关系为：
【典例分析】
（2021广西贵港中考真题）在“探究电流产生的热量与哪些因素有关”的实验中，实验电路如图1所示，其中R1>R2。
实验一：探究电流产生的热量与电阻大小的关系；
（1）请按照图1中的电路图将图2实物图连接完整；
（2）实验电路按照图1中的电路图连接是为了控制通电时间相同和控制_______；电阻丝放出热量的多少，通过_______来进行判断。
（3）为了便于比较两根电阻丝通过电流后产生热量的多少，a、b两瓶中要装入_______相等、初温相同的同种液体。
实验二：探究电流产生的热量与电流大小的关系
（4）闭合开关，移动滑动变阻器的滑片，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加热的煤油，在实验一中温度升高Δt1，在实验二中温度升高Δt1′，则Δt1′_____2Δt1（选填“大于”、“等于”或“小于”），该实验说明电流产生的热量与电流大小______正比例关系（选填“成”或“不成”）。实验中，用电阻丝R2加热煤油重复以上实验步骤，也可以得出相同的结论。
【答案】 电流相等 温度计的示数变化 质量 大于 不成
【解析】
（1）变阻器一上一下串联接入电路中，如图所示：
（2）图1中，两个电阻丝串联，通过它们的电流相等，通电时间相等。根据转换法知，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）为了便于比较两种电阻丝通过电流后产生热量的多少，甲乙两瓶中要装入质量相同、初温相同的同种液体。（4）闭合开关，移动滑动变阻器的滑片，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；所以用电阻丝R1加热的煤油，温度升高Δt1′大于2Δt1，该实验说明电流产生的热量与电流不是正比例关系。
【思路小结】
分析探究电流产生的热量与哪些因素有关的实验中，要特别注意科学研究方法的应用。一是控制变量法的应用，在探究电流产生的热量与电流、电阻、通电时间中某个因素的关系时，必须控制其他变量；二是转化法的应用，在实验中把无法直接测量的电热转换为便于观察的温度计示数。
【真题操练】
1．（2021北京中考）下列四种用电器中。利用电流热效应工作的是（ ）
A．电冰箱B．电视机C．电脑D．电热水壶
【答案】D
【解析】
电冰箱是将电能转化为电动机的机械能，通过做功发生物态变化工作的，不是利用电流的热效应来工作的，故A不符合题意；电视机将电能转化为声音与图像，不是利用电流的热效应来工作的，故B不符合题意；电将电能转化为声音与图像，不是利用电流的热效应来工作的，故C不符合题意；电水壶工作时将电能转化为内能，利用电流的热效应工作的; 故D符合题意。故选D。
2．（2021贵州中考）一台电动机的额定电压为220V，正常工作时的电流为5A，线圈的电阻为4Ω。下列判断中正确的是（ ）
A．电动机是利用电磁感应原理工作的
B．电动机工作时电能全部转化为机械能
C．这台电动机的额定功率是1.1kW
D．这台电动机正常工作1min线圈产生的热量是100J
【答案】C
【解析】
电动机是利用通电导体在磁场中受力的原理工作的，故A错误；电动机工作时主要将电能转化为机械能，还有一部分电能由于电流热效应转化为内能，故B错误；这台电动机的额定功率是P=UI=220V×5A=1100W=1.1kW，故C正确；这台电动机正常工作1min线圈产生的热量是Q=I2Rt=(5A)2×4Ω×60s=6000J
故D错误。故选C。
3．（2021云南中考）将规格都是“220V 150W”的一台电风扇、一台电视机和一只电烙铁分别接入家庭电路中，正常工作相同时间，以下说法正确的是（ ）
A．三个用电器均能将电能全部转化为内能
B．根据可计算出三个用电器的电阻相等
C．三个用电器消耗的电能一样多
D．三个用电器产生的热量相等
【答案】C
【解析】
电风扇把电能转化为机械能和内能，电视把电能转化为光能和内能，故A错误；只能针对纯电阻电路，故B错误；根据W=Pt，正常工作相同时间，三个用电器消耗的电能一样多，但电风扇、电视不是纯电阻，所以三个用电器产生的热量不相等，故C正确，D错误。故选C。
4．（2021湖北宜昌中考真题）甲、乙两电热丝电阻之比为2:3，通过的电流之比为3:1，则相同时间内产生的热量之比为（ ）
A．2:1B．6:1C．1:2D．1:6
【答案】B
【解析】
相同时间内产生的热量之比为，故选B。
5．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】
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；电饭锅的发热板利用的是电流的热效应，故B正确；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；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.
6．（2020湖南株洲中考）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。
7．（2021四川自贡中考）如图所示是“探究电流通过导体时产生热量的多少与哪些因素有关”的实验装置。两个透明容器中密封着等量的空气，下列说法错误的是（ ）
A．U形管液面高度变化是因为容器中气体热胀冷缩的缘故
B．通电后透明容器中气体的内能增大是通过做功的方式改变的
C．图甲中，通电一段时间后左右两边容器内电阻产生的热量之比是1∶2
D．图乙所示的装置可以用来探究电流通过导体产生的热量多少跟电流大小的关系
【答案】B
【解析】
电流通过导体产生热量的多少不能直接观察，但容器中空气的温度变化导致容器中空气体积的变化，即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，故A正确；不符合题意；电流通过电阻丝时，电流会做功，电能转化为内能，使得电阻丝的内能变大，空气会吸收电阻丝的热量，是通过热传递的方式改变内能的，故B错误；符合题意；甲实验，两个电阻丝是串联的，电流和通电时间相同，右侧容器电阻的阻值是左侧容器电阻的阻值的2倍，由焦耳定律Q=I2Rt可知，右侧电阻产生热量是左侧电阻产生热量的2倍，即左右两边容器内电阻产生的热量之比是1∶2，故C正确，不符合题意；在乙装置中，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，右边两个电阻的总电流和通过左边电阻的电流相等，左边容器中通过电阻的电流大于右边容器中通过电阻的电流，这是研究电流产生的热量与电流的关系，故D正确，不符合题意。故选B。
8．（2021山东兰山模拟）家用洗衣机的主要部件就是电动机，若一台洗衣机在220V电路中正常工作时通过的电流为2A，电动机线圈电阻为2Ω，则每分钟电流通过线圈产生的热量为（ ）
A．480JB．1.452×106JC．2.64×104JD．880J
【答案】A
【解析】
每分钟电流通过线圈产生的热量为Q＝I2Rt＝(2A)2×2Ω×60s＝480J，故选A。
9．（2021甘肃临洮九年级二模）如图甲所示，电源电压为12V，电流表量程为0~3A，滑动变阻器标有“30Ω 1A”，当开关S闭合，滑动变阻器滑片P滑至中点时，电压表的示数如图乙所示，下列说法正确的是（ ）
A．定值电阻R的阻值为10Ω
B．滑动变阻器滑片在中点时，定值电阻R在10s内产生的热量是162J
C．滑动变阻器可接入电路的阻值范围为1~30Ω
D．滑动变阻器的最大电功率为7.2W
【答案】D
【解析】
由图可知，定值电阻与滑动变阻器串联，电压表测滑动变阻器两端电压。当开关S闭合，滑动变阻器滑片P滑至中点时，即接入阻值为15Ω时，电压表示数如图乙所示为9V，根据串联分压可知此时定值电阻两端电压为UR=U-U滑=12V-9V=3V，此时电路电流，由可得定值电阻R的阻值
故A错误；由A已知滑片在中点时，电路电流以及定值电阻R的阻值，则定值电阻R在10s内产生的热量，故B错误；因为电流表量程为0~3A，滑动变阻器标有“30Ω 1A”，则电路允许通过最大电流为1A，此时滑动变阻器接入阻值最小，由可得此时电路总电阻，
根据串联电路电阻关系可得滑动变阻器接入最小阻值，由图乙可知，电压表选择的是最大量程，而电源电压只有12V，则滑动变阻器接入阻值最大时分得的电压小于12V，故滑动变阻器接入最大值可以为30Ω。所以滑动变阻器可接入电路的阻值范围为7~30Ω，故C错误；假设滑动变阻器接入阻值为R滑1时，滑动变阻器电功率最大，则此时电路电流，滑动变阻器的最大电功率，可知当滑动变阻器接入阻值等于定值电阻R的阻值为5Ω时，滑动变阻器的电功率最大。即，故D正确。故选D。
10．（2021贵州铜仁中考）如图所示的电路中只闭合时，通过的电流是1.5A，，。则下列选项正确的是（ ）
A．电源电压是20V
B．当开关全部闭合时，和是并联电路
C．只闭合时，通电20s电流通过产生的电热是200J
D．开关通断情况发生变化，整个电路消耗的最大电功率是75W
【答案】D
【解析】
只闭合S1时，电路为R2的简单电路，电源电压U=I2R2=1.5A×20Ω=30V，故A错误；当开关全部闭合时，电源短路，故B错误；只闭合S2时，R1与R2串联，电路中的电流，通电20s电流通过R1产生的热量Q1=I2R1t=(0.6A)2×30Ω×20s=216J，故C错误；闭合S1、S3，两电阻并联，总电阻最小，根据，总功率最大，总电流为，整个电路消耗的最大电功率是P=UI1=30V×2.5A=75W，故D正确。故选D。
11．（2021广西玉林中考）把一段匀质导线对折后其阻值比原来的 ___________（选填“大”或“小”）；一个定值电阻两端的电压由2V增大到4V时，通过该电阻的电流增加了1A，通电时间由1s增加到2s，则该电阻产生的电热增加了 ___________J。
【答案】小 14
【解析】
将匀质导线对折后，长度减小、横截面积增大，那么阻值比原来的小。由题意有，解得，第一次通过电路的电流为I=1A，第二次通过电路的电流I2=I+1A=1A+1A=2A，据Q=UIt知，该电阻产生的电热的增加量Q2-Q1=4V×2A×2s-2V×1A×1s=14J
12．（2021江苏无锡中考）小华家电热毯内的电阻丝断了，爸爸将两个断头接上后想继续使用，被小华阻止了。原因是______；接头处与电阻丝其他部分是串联的，通过它们的电流大小是______的。但电阻丝接头处的电阻较大，长时间使用会导致______。
【答案】可能引起火灾，不安全 相等 接头处的电热毯烧焦
【解析】
电热丝两个断头接上继续用，接头处接触不良电阻较大，产生热量多，可能可能引起火灾，不安全。因为是串联，所以电流相等。接头处是两根导线相接，由于接触的部位很少，很细，电阻就较大，根据Q=I2Rt知，在电流、通电时间相同的情况下，电阻越大，产生的热量越多，温度越高，长时间使用会导致接头处的电热毯烧焦。
13．（2021辽宁阜新中考真题）如图所示，电源电压不变，先闭合开关S1，电流表示数为0.4A， 再闭合开关S2，电流表示数增加了0.2A，则R1、R2两端电压之比为______，R1、R2电阻值之比为______，若电阻R1=5Ω，通电1min 电阻R2产生的热量为______J。
【答案】1:1 1: 2 24
【解析】
由电路图可知，只闭合开关S1时，电路为R1的简单电路，电流表测通过R1的电流，则I1=0.4A；再闭合S2时，两电阻并联，电流表测干路电流，因并联电路中各支路独立工作、互不影响，所以，通过R1的电流不变，因并联电路中干路电流等于各支路电流之和，所以，电流表示数的变化量即为通过R2的电流，则I2=0.2A，因并联电路中各支路两端的电压相等，所以，R1、R2两端电压之比为U1:U2=1:1，R1、R2电阻值之比为；若R1=5Ω，则R2=2R1=2×5Ω=10Ω，通电1min 电阻R2产生的热量为。
14．（2021湖南湘潭中考）如图所示，串联的两电阻丝（R1＜R2），封闭在两个完全相同的烧瓶中，并通过短玻璃管与相同的气球相连。闭合开关，通过两电阻丝的电流 ______（选填“相等”或“不相等”），一段时间后，密闭烧瓶内的空气被加热，观察到 ______（选填“A”或“B”）气球先鼓起来。
【答案】相等 B
【解析】
根据串联电路的电流处处相等可知，因为两电阻丝串联，则闭合开关，通过两电阻丝的电流相等。因为流经两电阻丝的电流相等，R1＜R2，根据Q=I2Rt，所以R2产生的热量较多，B气球先鼓起来。
15．（2021湖南益阳中考）某款家用茶具煮茶时的电阻为55Ω，正常情况下通过茶具的电流是___________A，煮一壶茶用了5 min，产生的热量为___________J。
【答案】4 2.64×105
【解析】
家用茶具正常情况下工作时两端电压为220V，此时通过茶具的电流；5min产生的热量Q=I2Rt=(4A)2×55Ω×5×60s=2.64×105J
16．（2021辽宁阜新九年级一模）如图所示，电源电压不变，先闭合开关S1，电流表示数为0.5A， 再闭合开关S2，电流表示数增加了0.3 A，则R1、R2两端电压之比为___________，R1、R2电阻值之比为___________，若电阻R2=5Ω，通电1min 电阻R1产生的热量为___________J。
【答案】1:1 3:5 45
【解析】
先闭合S1时，电路为R1的简单电路，电流表测量通过R1的电流；若再闭合S2时，两电阻并联，电流表测干路电流，电流表示数增加了0.3A，根据并联电路的电流关系可知，通过R2的电流为I2=0.3A，并联电路中各支路两端的电压都等于电源电压，所以R1、R2两端电压之比为1:1。根据可知，在电压相同时，电流之比等于电阻之比的倒数，则R1、R2电阻值之比为R1: R2=I2:I1=0.3A:0.5A =3:5，则R1的阻值为R1=3Ω
通电1min 电阻R1产生的热量。
17．（2021南昌九年级期末）电饭锅是利用电流的______来工作的，电饭锅具有保温和加热功能，如图是它的模拟电路，当开关S1、S2都闭合时，电饭锅处于______（选填“加热”或“保温”）状态。
【答案】热效应 加热
【解析】
电饭锅工作时将电能转化为内能，利用的是电流热效应工作的。当开关S1、S2都闭合时，电阻R1短路，只有R2接入电路，电路总电阻较小，根据可知此时消耗的功率较大，电饭锅处于加热状态。
18．（2021佛山九年级二模）家用电吹风的简化电路如图所示，主要技术参数如表。则该电吹风正常工作吹热风时，电热丝的阻值是______，电热丝消耗的功率是______ W，正常工作吹热风电热丝产生的热量是______ J。
【答案】55 880 2.64×105
【解析】
当电吹风吹热风时，电动机和电热丝同时工作，电动机与电热丝并联，电热丝的电功率；由可得电热丝的电阻值； ，电吹风吹热5min电热丝产生的热量
19．（2021山西九年级二模）如图所示，小明发现爷爷家居住的小区线路严重老化，于是拍照并找到小区管理人员建议马上更换电线，否则易引发火灾。请你用学过的知识解释图中情景易引发火灾的原因。
【答案】线路老化，绝缘皮破损后易造成电路短路，短路时电路中电阻很小，电压一定，由得，电路中电流很大。在电阻和通电时间相同时，由焦耳定律可知，电流越大，产生的热量就越多，所以易引发火灾。
【详解】
答：线路老化，绝缘皮破损后易造成电路短路，短路时电路中电阻很小，电压一定，由得，电路中电流很大。在电阻和通电时间相同时，由焦耳定律可知，电流越大，产生的热量就越多，所以易引发火灾。
20．（2021云南盘龙九年级期末）如图是某实验小组探究“电流产生的热量与哪些因素有关”的实验装置。
（1）实验前应取______相等的两瓶煤油，在这个实验中，电流产生的热量的多少，是通过______体现出来。为了便于实验观察，还应使两瓶煤油的______相同；
（2）实验时，实验小组的同学首先将滑动变阻器的滑片保持在某一适当位置处，然后闭合开关进行观察。由图中的连接方式可知他们是在探究电流产生的热量与_______的关系，因此所选择的两段电阻丝的电阻大小应该_______；
（3）完成了上面的实验后，实验小组的同学向左移动滑动变阻器的滑片P。可观察到两支温度计的示数都比原来上升得______（选填“快“或“慢”）。说明在通电时间都相同的情况下，_______越大，电流通过电阻丝产生的热量就越多。
【答案】质量 温度计示数变化 初温 电阻 不同 快 电流
【解析】
（1）根据控制变量法可知，不是探究变量都要保持不变，所以实验前要使两瓶煤油的质量相等。本探究是通过温度计示数的变化来判断电流通过导体产生热量的多少，那么为了便于观察，实验前要使两瓶煤油的初温相等。（2）由图可知，该电路为串联电路，通过两个电阻的电流是相同的，通电时间相同，所以探究的是电流产生的热量与电阻的关系，因此所选择的两段电阻丝的电阻大小应该不同。（3）完成了上面的实验时，实验小组的同学向左移动滑动变阻器的滑片P，则滑动变阻器接入电路的电阻变小，总电阻变小，根据欧姆定律可知，电路中的电流变大，可观察到两支温度计的示数都比原来上升得快；说明在通电时间都相同的情况下，电流越大，电流通过电阻丝产生的热量就越多。
21．（2021江苏常州中考）小组同学选择阻值不变的电阻丝，探究“电流通过电阻丝产生的热量（简称电热）与通电时间、电流、电阻的关系”。
（1）为探究电热与通电时间、电流的关系，在锥形瓶内装入适量煤油，设计电路如图甲所示，开关闭合前，滑动变阻器的滑片P应置于 ______（A/B）端；
（a）闭合开关S，调节滑动变阻器的滑片P，直至电流表示数为0.5A，通电5分钟、温度计的示数升高了5℃；
（b）保持滑动变阻器滑片P的位置不变，通电10分钟、温度计的示数升高了9℃，（a）、（b）对比可得结论：______；
（c）向 ______移动滑动变阻器的滑片P，直至电流表示数为1A，通电10分钟、温度计的示数升高了33℃，（b）、（c）对比可得结论：______；
（d）实验只能得到定性结论，主要原因是 ______；
（2）为探究电热与电阻的关系，并测出标签污损的电阻丝R2的阻值，在两个相同的锥形瓶内装入等质量的煤油，设计如图乙所示电路。开关闭合后，电压表有示数，但电流表无示数，电路故障是 ______，排除故障后，调节滑动变阻器的滑片P得到电表示数如图丙所示，则电压表示数为 ______V，电流表示数为 ______A，R2阻值为 ______Ω。一段时间后，观察到电阻丝 ______所在锥形瓶中的温度计示数升高的比较多；
（3）请分析“电炉工作时，电炉丝发热明显、而与电炉丝相连的导线发热不明显”：电炉丝的电流 ______导线的电流，电炉丝的电阻 ______导线的电阻。
【答案】B 电流电阻一定时，电热和通电时间有关，时间越长放热越多。
左 当电阻和通电时间一样时，电热和电流有关，电流越大，放热越多。
实验中存在热量损失 R2断路 8 0.5 16 R2 等于 大于
【解析】
（1）开关闭合前，为保护电路，变阻器滑片在最大处，即B端。其他条件不变，通电10分钟比通电5分钟升温多，说明电流电阻一定时，电热和通电时间有关，时间越长放热越多。要增大电流，需要减小电阻，所以滑片左移。电阻和通电时间一样，电流大，升温多，说明当电阻和通电时间一样时，电热和电流有关，电流越大，放热越多。为用电热加热液体过程中存在热量损失，无法精确定量。（2）电流表无示数，可能断路，电压表有示数，电压表和电源相连，可能R2断路。电压表用大量程，分度值0.5V，示数为8V，电流表小量程，分度值0.02A，示数0.5A，R2阻值为。根据Q=I2Rt，串联电流和通电时间相同，R2阻值大，放热多，所以R2所在锥形瓶中的温度计示数升高的比较多。（3）电炉在使用时，电炉丝和导线串联，I电炉丝=I导线，通电时间t相同，根据Q=I2Rt，R电炉丝＞R导线，电流产生的热量Q电炉丝＞Q导线，从而出现电炉丝热得发红，而与电炉丝相连的导线却不怎么发热的现象。
22．（2021山东青岛中考）探究电流通过导体产生的热量的多少与什么因素有关
实验小组同学猜想：电流通过导体产生的热量可能与通过导体的电流、导体的电阻和通电时间有关。于是他们利用如图器材进行了探究实验。
甲、乙、丙三个装置的透明容器中各有一段电阻丝，容器中密封着等量的空气，U形管中液面高度的变化反映密闭空气温度的变化。
（1）选用________组合，并将它们________联接到电源两端进行实验，可以探究电热与电阻的关系。
（2）选用乙、丙组合，串联接到电源两端进行实验，可以探究电热与________的关系，其中15Ω电阻的作用是________。
（3）选用乙、丙组合，串联接到电源两端进行实验，发现乙装置U形管中液面无高度差，丙装置U形管中液面有高度差，产生此现象的原因可能是乙装置________。
【答案】甲乙 串 电流 分流 电阻出现断路
【解析】
（1）要探究导体产生的热量的多少与电阻大小是否有关，应控制电流和通电时间一定，而电阻不同，由图可知应选用甲和乙两容器，将它们串联接到电源两端。（2）选用乙、丙组合，串联接到电源两端进行实验，两个容器内电阻相等，乙容器中15Ω的电阻和5Ω的电阻并联，由串并联电路的特点可知通过两个容器内电阻的电流不相等，可以探究电热与电流的关系。由并联分流的特点可知，15Ω电阻起到分流的作用。（3）选用乙、丙组合，串联接到电源两端进行实验，乙装置U形管中液面无高度差，丙装置U形管中液面有高度差，可能乙装置电阻出现断路，不会产生热量，可能乙装置漏气。
23．（2021黑龙江中考）如图甲所示为某高、低温两挡位电烤箱的内部简化电路，S为手动开关，S1为自动控制开关，R1和R2均为电热丝，图乙是电烤箱正常工作时电流随时间变化的图像。求:
（1）高温挡工作时的功率；
（2）电热丝R2的阻值；
（3）15min内R1消耗的电能。
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】
解（1）高温挡工作时的功率
（2）当 S、S1闭合，两电阻并联，总电阻最小，根据可知，此时电功率最大，为高温档，那么当S闭合时，为低温档，低温档的功率为
那么电热丝R2的功率为
则电热丝R2的阻值为
（3）15min内R1消耗的电能
答：（1）高温挡工作时的功率；
（2）电热丝R2的阻值为；
（3）15min内R1消耗的电能。
24．（2021四川广元中考）如图甲所示，电源电压恒定不变，滑动变阻器R1的最大阻值是40Ω，小灯泡的额定电压为6V，它的电流随电压变化的图象如图乙所示．
（1）当只闭合开关S1时，将滑动变阻器R1的滑片调到中点，此时小灯泡恰好正常发光，求电源电压和小灯泡的额定功率；
（2）当只闭合开关S2时，此时电流表的示数为0.4A，求电阻R2的阻值，小灯泡的实际功率；
（3）当只闭合开关S2时，通电1min，求电流通过电阻R2产生的热量。
【答案】（1）16V，3W；（2）30Ω，1.6W；（3）288J
【解析】
解：（1）当只闭合开关S1时，将滑动变阻器R1的滑片调到中点，灯泡与滑动变阻器串联，因串联电路中各处的电流相等，且此时小灯泡恰好正常发光，所以，由图乙可知，灯泡正常发光时电路中的电流
I=IL=0.5A
R1两端的电压
因串联电路中总电压等于各分电压之和，所以，电源的电压
U=UL+U1=6V+10V=16V
灯泡的额定功率
PL=ULIL=6V×0.5A=3W
（2）当只闭合开关S2时，灯泡与R2串联，电流表测电路中的电流，即I′=0.4A，由图乙可知，此时灯泡两端的电压UL′=4V，此时R2两端的电压
U2=U﹣UL′=16V﹣4V=12V
电阻R2的阻值
小灯泡的实际功率
PL′=UL′I′=4V×0.4A=1.6W
（3）当只闭合开关S2时，通电1min电流通过电阻R2产生的热量
Q2=（I′）2R2t=（0.4A）2×30Ω×60s=288J
答：（1）电源电压是16V，小灯泡的额定功率是3W；
（2）电阻R2的阻值是30Ω，小灯泡的实际功率是1.6W；
（3）电流通过电阻R2产生的热量是288J。
热风温度
额定功率
热风时；1000W
冷风时：120W
额定电压
220V
质量
16.4 科学探究：电流的热效应
【知识梳理】
一、电流热效应
1.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。
2.探究电流产生的热量与哪些因素有关
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，温度升高的度数越高，说明通电时间越长，电流通过电阻产生热量越多。
在研究电流与电流关系的实验中，通过调节滑动变阻器，增大通过电阻丝的电流，发现电流越大，电阻所在容器温度上升的较高，说明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。
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，电阻大的容器中的温度计升高的温度高，说明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。
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.在设计电路时要利用控制变量的思想，电流、电阻和通电时间都能影响电热的大小，在探究其中一个物理量时，要控制其它量相同。在探究电热与电阻关系时，要控制电流相同，结合串、并联电路的特点，利用串联电路电流相等，所以把两个阻值不同的电阻串联进行实验。在探究电热与电流关系时，要控制电阻一定，电流不同，因而通过调节滑动变阻器改变通过电阻的电流。
4.本实验是利用电阻丝加热液体（煤油）来反映电流通过电阻产生热量的多少，现象比较明显，测量方便。实验中也可以利用空气的热胀冷缩的性质，用密闭容器连接U型管，通过U型管两侧液面高度差的变化来比较放出热量多少。
二、焦耳定律
1.焦耳定律：电流通过导体产生的热量，与电流的二次方成正比，与导体的电阻成正比，与通电时间成正比。
2.焦耳定律公式：Q=I2Rt。式中单位Q→焦(J)；I→安(A)；R→欧(Ω)；t→秒。
3.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。
4.电热和电能的关系：在纯电阻电路中，电能全部转化为内能，Q=W。如电炉子。在非纯电阻电路中，电能只有部分转化为内能，电热小于电能，即Q
使用焦耳定律公式进行计算时，公式中的各物理量要对应于同一导体或同一段电路，与欧姆定律使用时的对应关系相同。当题目中出现几个物理量时，应将它们加上角码，以示区别。
注意:W=Pt=UIt适用于所有电路，而只用于纯电阻电路(全部用于发热)。
【规律总结】
在串联电路中，由于通过导体的电流相等，通电时间也相等，根据焦耳定律可知电流通过导体产生的热量跟导体的电阻成正比。
具体比例关系为：
在并联电路中，由于导体两端的电压相等，通电时间也相等，根据焦耳定律可知电流通过导体产生的热量跟导体的电阻成反比。
具体比例关系为：
【典例分析】
（2021广西贵港中考真题）在“探究电流产生的热量与哪些因素有关”的实验中，实验电路如图1所示，其中R1>R2。
实验一：探究电流产生的热量与电阻大小的关系；
（1）请按照图1中的电路图将图2实物图连接完整；
（2）实验电路按照图1中的电路图连接是为了控制通电时间相同和控制_______；电阻丝放出热量的多少，通过_______来进行判断。
（3）为了便于比较两根电阻丝通过电流后产生热量的多少，a、b两瓶中要装入_______相等、初温相同的同种液体。
实验二：探究电流产生的热量与电流大小的关系
（4）闭合开关，移动滑动变阻器的滑片，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加热的煤油，在实验一中温度升高Δt1，在实验二中温度升高Δt1′，则Δt1′_____2Δt1（选填“大于”、“等于”或“小于”），该实验说明电流产生的热量与电流大小______正比例关系（选填“成”或“不成”）。实验中，用电阻丝R2加热煤油重复以上实验步骤，也可以得出相同的结论。
【思路小结】
分析探究电流产生的热量与哪些因素有关的实验中，要特别注意科学研究方法的应用。一是控制变量法的应用，在探究电流产生的热量与电流、电阻、通电时间中某个因素的关系时，必须控制其他变量；二是转化法的应用，在实验中把无法直接测量的电热转换为便于观察的温度计示数。
【真题操练】
1．（2021北京中考）下列四种用电器中。利用电流热效应工作的是（ ）
A．电冰箱B．电视机C．电脑D．电热水壶
2．（2021贵州中考）一台电动机的额定电压为220V，正常工作时的电流为5A，线圈的电阻为4Ω。下列判断中正确的是（ ）
A．电动机是利用电磁感应原理工作的
B．电动机工作时电能全部转化为机械能
C．这台电动机的额定功率是1.1kW
D．这台电动机正常工作1min线圈产生的热量是100J
3．（2021云南中考）将规格都是“220V 150W”的一台电风扇、一台电视机和一只电烙铁分别接入家庭电路中，正常工作相同时间，以下说法正确的是（ ）
A．三个用电器均能将电能全部转化为内能
B．根据可计算出三个用电器的电阻相等
C．三个用电器消耗的电能一样多
D．三个用电器产生的热量相等
4．（2021湖北宜昌中考真题）甲、乙两电热丝电阻之比为2:3，通过的电流之比为3:1，则相同时间内产生的热量之比为（ ）
A．2:1B．6:1C．1:2D．1:6
5．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
6．（2020湖南株洲中考）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
7．（2021四川自贡中考）如图所示是“探究电流通过导体时产生热量的多少与哪些因素有关”的实验装置。两个透明容器中密封着等量的空气，下列说法错误的是（ ）
A．U形管液面高度变化是因为容器中气体热胀冷缩的缘故
B．通电后透明容器中气体的内能增大是通过做功的方式改变的
C．图甲中，通电一段时间后左右两边容器内电阻产生的热量之比是1∶2
D．图乙所示的装置可以用来探究电流通过导体产生的热量多少跟电流大小的关系
8．（2021山东兰山模拟）家用洗衣机的主要部件就是电动机，若一台洗衣机在220V电路中正常工作时通过的电流为2A，电动机线圈电阻为2Ω，则每分钟电流通过线圈产生的热量为（ ）
A．480JB．1.452×106JC．2.64×104JD．880J
9．（2021甘肃临洮九年级二模）如图甲所示，电源电压为12V，电流表量程为0~3A，滑动变阻器标有“30Ω 1A”，当开关S闭合，滑动变阻器滑片P滑至中点时，电压表的示数如图乙所示，下列说法正确的是（ ）
A．定值电阻R的阻值为10Ω
B．滑动变阻器滑片在中点时，定值电阻R在10s内产生的热量是162J
C．滑动变阻器可接入电路的阻值范围为1~30Ω
D．滑动变阻器的最大电功率为7.2W
10．（2021贵州铜仁中考）如图所示的电路中只闭合时，通过的电流是1.5A，，。则下列选项正确的是（ ）
A．电源电压是20V
B．当开关全部闭合时，和是并联电路
C．只闭合时，通电20s电流通过产生的电热是200J
11．（2021广西玉林中考）把一段匀质导线对折后其阻值比原来的 ___________（选填“大”或“小”）；一个定值电阻两端的电压由2V增大到4V时，通过该电阻的电流增加了1A，通电时间由1s增加到2s，则该电阻产生的电热增加了 ___________J。
12．（2021江苏无锡中考）小华家电热毯内的电阻丝断了，爸爸将两个断头接上后想继续使用，被小华阻止了。原因是______；接头处与电阻丝其他部分是串联的，通过它们的电流大小是______的。但电阻丝接头处的电阻较大，长时间使用会导致______。
13．（2021辽宁阜新中考真题）如图所示，电源电压不变，先闭合开关S1，电流表示数为0.4A， 再闭合开关S2，电流表示数增加了0.2A，则R1、R2两端电压之比为______，R1、R2电阻值之比为______，若电阻R1=5Ω，通电1min 电阻R2产生的热量为______J。
14．（2021湖南湘潭中考）如图所示，串联的两电阻丝（R1＜R2），封闭在两个完全相同的烧瓶中，并通过短玻璃管与相同的气球相连。闭合开关，通过两电阻丝的电流 ______（选填“相等”或“不相等”），一段时间后，密闭烧瓶内的空气被加热，观察到 ______（选填“A”或“B”）气球先鼓起来。
15．（2021湖南益阳中考）某款家用茶具煮茶时的电阻为55Ω，正常情况下通过茶具的电流是___________A，煮一壶茶用了5 min，产生的热量为___________J。
16．（2021辽宁阜新九年级一模）如图所示，电源电压不变，先闭合开关S1，电流表示数为0.5A， 再闭合开关S2，电流表示数增加了0.3 A，则R1、R2两端电压之比为___________，R1、R2电阻值之比为___________，若电阻R2=5Ω，通电1min 电阻R1产生的热量为___________J。
17．（2021南昌九年级期末）电饭锅是利用电流的______来工作的，电饭锅具有保温和加热功能，如图是它的模拟电路，当开关S1、S2都闭合时，电饭锅处于______（选填“加热”或“保温”）状态。
18．（2021佛山九年级二模）家用电吹风的简化电路如图所示，主要技术参数如表。则该电吹风正常工作吹热风时，电热丝的阻值是______，电热丝消耗的功率是______ W，正常工作吹热风电热丝产生的热量是______ J。
19．（2021山西九年级二模）如图所示，小明发现爷爷家居住的小区线路严重老化，于是拍照并找到小区管理人员建议马上更换电线，否则易引发火灾。请你用学过的知识解释图中情景易引发火灾的原因。
20．（2021云南盘龙九年级期末）如图是某实验小组探究“电流产生的热量与哪些因素有关”的实验装置。
（1）实验前应取______相等的两瓶煤油，在这个实验中，电流产生的热量的多少，是通过______体现出来。为了便于实验观察，还应使两瓶煤油的______相同；
（2）实验时，实验小组的同学首先将滑动变阻器的滑片保持在某一适当位置处，然后闭合开关进行观察。由图中的连接方式可知他们是在探究电流产生的热量与_______的关系，因此所选择的两段电阻丝的电阻大小应该_______；
（3）完成了上面的实验后，实验小组的同学向左移动滑动变阻器的滑片P。可观察到两支温度计的示数都比原来上升得______（选填“快“或“慢”）。说明在通电时间都相同的情况下，_______越大，电流通过电阻丝产生的热量就越多。
21．（2021江苏常州中考）小组同学选择阻值不变的电阻丝，探究“电流通过电阻丝产生的热量（简称电热）与通电时间、电流、电阻的关系”。
（1）为探究电热与通电时间、电流的关系，在锥形瓶内装入适量煤油，设计电路如图甲所示，开关闭合前，滑动变阻器的滑片P应置于 ______（A/B）端；
（a）闭合开关S，调节滑动变阻器的滑片P，直至电流表示数为0.5A，通电5分钟、温度计的示数升高了5℃；
（b）保持滑动变阻器滑片P的位置不变，通电10分钟、温度计的示数升高了9℃，（a）、（b）对比可得结论：______；
（c）向 ______移动滑动变阻器的滑片P，直至电流表示数为1A，通电10分钟、温度计的示数升高了33℃，（b）、（c）对比可得结论：______；
（d）实验只能得到定性结论，主要原因是 ______；
（2）为探究电热与电阻的关系，并测出标签污损的电阻丝R2的阻值，在两个相同的锥形瓶内装入等质量的煤油，设计如图乙所示电路。开关闭合后，电压表有示数，但电流表无示数，电路故障是 ______，排除故障后，调节滑动变阻器的滑片P得到电表示数如图丙所示，则电压表示数为 ______V，电流表示数为 ______A，R2阻值为 ______Ω。一段时间后，观察到电阻丝 ______所在锥形瓶中的温度计示数升高的比较多；
（3）请分析“电炉工作时，电炉丝发热明显、而与电炉丝相连的导线发热不明显”：电炉丝的电流 ______导线的电流，电炉丝的电阻 ______导线的电阻。
22．（2021山东青岛中考）探究电流通过导体产生的热量的多少与什么因素有关
实验小组同学猜想：电流通过导体产生的热量可能与通过导体的电流、导体的电阻和通电时间有关。于是他们利用如图器材进行了探究实验。
甲、乙、丙三个装置的透明容器中各有一段电阻丝，容器中密封着等量的空气，U形管中液面高度的变化反映密闭空气温度的变化。
（1）选用________组合，并将它们________联接到电源两端进行实验，可以探究电热与电阻的关系。
（2）选用乙、丙组合，串联接到电源两端进行实验，可以探究电热与________的关系，其中15Ω电阻的作用是________。
（3）选用乙、丙组合，串联接到电源两端进行实验，发现乙装置U形管中液面无高度差，丙装置U形管中液面有高度差，产生此现象的原因可能是乙装置________。
23．（2021黑龙江中考）如图甲所示为某高、低温两挡位电烤箱的内部简化电路，S为手动开关，S1为自动控制开关，R1和R2均为电热丝，图乙是电烤箱正常工作时电流随时间变化的图像。求:
（1）高温挡工作时的功率；
（2）电热丝R2的阻值；
（3）15min内R1消耗的电能。
24．（2021四川广元中考）如图甲所示，电源电压恒定不变，滑动变阻器R1的最大阻值是40Ω，小灯泡的额定电压为6V，它的电流随电压变化的图象如图乙所示．
（1）当只闭合开关S1时，将滑动变阻器R1的滑片调到中点，此时小灯泡恰好正常发光，求电源电压和小灯泡的额定功率；
（2）当只闭合开关S2时，此时电流表的示数为0.4A，求电阻R2的阻值，小灯泡的实际功率；
（3）当只闭合开关S2时，通电1min，求电流通过电阻R2产生的热量。热风温度
额定功率
热风时；1000W
冷风时：120W
额定电压
220V
质量
沪科版九年级
第十六章《电流做功与电功率》
16.4 科学探究：电流的热效应
【知识梳理】
一、电流热效应
1.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。
2.探究电流产生的热量与哪些因素有关
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，温度升高的度数越高，说明通电时间越长，电流通过电阻产生热量越多。
在研究电流与电流关系的实验中，通过调节滑动变阻器，增大通过电阻丝的电流，发现电流越大，电阻所在容器温度上升的较高，说明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。
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，电阻大的容器中的温度计升高的温度高，说明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。
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.在设计电路时要利用控制变量的思想，电流、电阻和通电时间都能影响电热的大小，在探究其中一个物理量时，要控制其它量相同。在探究电热与电阻关系时，要控制电流相同，结合串、并联电路的特点，利用串联电路电流相等，所以把两个阻值不同的电阻串联进行实验。在探究电热与电流关系时，要控制电阻一定，电流不同，因而通过调节滑动变阻器改变通过电阻的电流。
4.本实验是利用电阻丝加热液体（煤油）来反映电流通过电阻产生热量的多少，现象比较明显，测量方便。实验中也可以利用空气的热胀冷缩的性质，用密闭容器连接U型管，通过U型管两侧液面高度差的变化来比较放出热量多少。
二、焦耳定律
1.焦耳定律：电流通过导体产生的热量，与电流的二次方成正比，与导体的电阻成正比，与通电时间成正比。
2.焦耳定律公式：Q=I2Rt。式中单位Q→焦(J)；I→安(A)；R→欧(Ω)；t→秒。
3.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。
4.电热和电能的关系：在纯电阻电路中，电能全部转化为内能，Q=W。如电炉子。在非纯电阻电路中，电能只有部分转化为内能，电热小于电能，即Q
使用焦耳定律公式进行计算时，公式中的各物理量要对应于同一导体或同一段电路，与欧姆定律使用时的对应关系相同。当题目中出现几个物理量时，应将它们加上角码，以示区别。
注意:W=Pt=UIt适用于所有电路，而只用于纯电阻电路(全部用于发热)。
【规律总结】
在串联电路中，由于通过导体的电流相等，通电时间也相等，根据焦耳定律可知电流通过导体产生的热量跟导体的电阻成正比。
具体比例关系为：
在并联电路中，由于导体两端的电压相等，通电时间也相等，根据焦耳定律可知电流通过导体产生的热量跟导体的电阻成反比。
具体比例关系为：
【典例分析】
（2021广西贵港中考真题）在“探究电流产生的热量与哪些因素有关”的实验中，实验电路如图1所示，其中R1>R2。
实验一：探究电流产生的热量与电阻大小的关系；
（1）请按照图1中的电路图将图2实物图连接完整；
（2）实验电路按照图1中的电路图连接是为了控制通电时间相同和控制_______；电阻丝放出热量的多少，通过_______来进行判断。
（3）为了便于比较两根电阻丝通过电流后产生热量的多少，a、b两瓶中要装入_______相等、初温相同的同种液体。
实验二：探究电流产生的热量与电流大小的关系
（4）闭合开关，移动滑动变阻器的滑片，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加热的煤油，在实验一中温度升高Δt1，在实验二中温度升高Δt1′，则Δt1′_____2Δt1（选填“大于”、“等于”或“小于”），该实验说明电流产生的热量与电流大小______正比例关系（选填“成”或“不成”）。实验中，用电阻丝R2加热煤油重复以上实验步骤，也可以得出相同的结论。
【答案】 电流相等 温度计的示数变化 质量 大于 不成
【解析】
（1）变阻器一上一下串联接入电路中，如图所示：
（2）图1中，两个电阻丝串联，通过它们的电流相等，通电时间相等。根据转换法知，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）为了便于比较两种电阻丝通过电流后产生热量的多少，甲乙两瓶中要装入质量相同、初温相同的同种液体。（4）闭合开关，移动滑动变阻器的滑片，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；所以用电阻丝R1加热的煤油，温度升高Δt1′大于2Δt1，该实验说明电流产生的热量与电流不是正比例关系。
【思路小结】
分析探究电流产生的热量与哪些因素有关的实验中，要特别注意科学研究方法的应用。一是控制变量法的应用，在探究电流产生的热量与电流、电阻、通电时间中某个因素的关系时，必须控制其他变量；二是转化法的应用，在实验中把无法直接测量的电热转换为便于观察的温度计示数。
【真题操练】
1．（2021北京中考）下列四种用电器中。利用电流热效应工作的是（ ）
A．电冰箱B．电视机C．电脑D．电热水壶
【答案】D
【解析】
电冰箱是将电能转化为电动机的机械能，通过做功发生物态变化工作的，不是利用电流的热效应来工作的，故A不符合题意；电视机将电能转化为声音与图像，不是利用电流的热效应来工作的，故B不符合题意；电将电能转化为声音与图像，不是利用电流的热效应来工作的，故C不符合题意；电水壶工作时将电能转化为内能，利用电流的热效应工作的; 故D符合题意。故选D。
2．（2021贵州中考）一台电动机的额定电压为220V，正常工作时的电流为5A，线圈的电阻为4Ω。下列判断中正确的是（ ）
A．电动机是利用电磁感应原理工作的
B．电动机工作时电能全部转化为机械能
C．这台电动机的额定功率是1.1kW
D．这台电动机正常工作1min线圈产生的热量是100J
【答案】C
【解析】
电动机是利用通电导体在磁场中受力的原理工作的，故A错误；电动机工作时主要将电能转化为机械能，还有一部分电能由于电流热效应转化为内能，故B错误；这台电动机的额定功率是P=UI=220V×5A=1100W=1.1kW，故C正确；这台电动机正常工作1min线圈产生的热量是Q=I2Rt=(5A)2×4Ω×60s=6000J
故D错误。故选C。
3．（2021云南中考）将规格都是“220V 150W”的一台电风扇、一台电视机和一只电烙铁分别接入家庭电路中，正常工作相同时间，以下说法正确的是（ ）
A．三个用电器均能将电能全部转化为内能
B．根据可计算出三个用电器的电阻相等
C．三个用电器消耗的电能一样多
D．三个用电器产生的热量相等
【答案】C
【解析】
电风扇把电能转化为机械能和内能，电视把电能转化为光能和内能，故A错误；只能针对纯电阻电路，故B错误；根据W=Pt，正常工作相同时间，三个用电器消耗的电能一样多，但电风扇、电视不是纯电阻，所以三个用电器产生的热量不相等，故C正确，D错误。故选C。
4．（2021湖北宜昌中考真题）甲、乙两电热丝电阻之比为2:3，通过的电流之比为3:1，则相同时间内产生的热量之比为（ ）
A．2:1B．6:1C．1:2D．1:6
【答案】B
【解析】
相同时间内产生的热量之比为，故选B。
5．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】
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；电饭锅的发热板利用的是电流的热效应，故B正确；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；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.
6．（2020湖南株洲中考）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。
7．（2021四川自贡中考）如图所示是“探究电流通过导体时产生热量的多少与哪些因素有关”的实验装置。两个透明容器中密封着等量的空气，下列说法错误的是（ ）
A．U形管液面高度变化是因为容器中气体热胀冷缩的缘故
B．通电后透明容器中气体的内能增大是通过做功的方式改变的
C．图甲中，通电一段时间后左右两边容器内电阻产生的热量之比是1∶2
D．图乙所示的装置可以用来探究电流通过导体产生的热量多少跟电流大小的关系
【答案】B
【解析】
电流通过导体产生热量的多少不能直接观察，但容器中空气的温度变化导致容器中空气体积的变化，即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，故A正确；不符合题意；电流通过电阻丝时，电流会做功，电能转化为内能，使得电阻丝的内能变大，空气会吸收电阻丝的热量，是通过热传递的方式改变内能的，故B错误；符合题意；甲实验，两个电阻丝是串联的，电流和通电时间相同，右侧容器电阻的阻值是左侧容器电阻的阻值的2倍，由焦耳定律Q=I2Rt可知，右侧电阻产生热量是左侧电阻产生热量的2倍，即左右两边容器内电阻产生的热量之比是1∶2，故C正确，不符合题意；在乙装置中，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，右边两个电阻的总电流和通过左边电阻的电流相等，左边容器中通过电阻的电流大于右边容器中通过电阻的电流，这是研究电流产生的热量与电流的关系，故D正确，不符合题意。故选B。
8．（2021山东兰山模拟）家用洗衣机的主要部件就是电动机，若一台洗衣机在220V电路中正常工作时通过的电流为2A，电动机线圈电阻为2Ω，则每分钟电流通过线圈产生的热量为（ ）
A．480JB．1.452×106JC．2.64×104JD．880J
【答案】A
【解析】
每分钟电流通过线圈产生的热量为Q＝I2Rt＝(2A)2×2Ω×60s＝480J，故选A。
9．（2021甘肃临洮九年级二模）如图甲所示，电源电压为12V，电流表量程为0~3A，滑动变阻器标有“30Ω 1A”，当开关S闭合，滑动变阻器滑片P滑至中点时，电压表的示数如图乙所示，下列说法正确的是（ ）
A．定值电阻R的阻值为10Ω
B．滑动变阻器滑片在中点时，定值电阻R在10s内产生的热量是162J
C．滑动变阻器可接入电路的阻值范围为1~30Ω
D．滑动变阻器的最大电功率为7.2W
【答案】D
【解析】
由图可知，定值电阻与滑动变阻器串联，电压表测滑动变阻器两端电压。当开关S闭合，滑动变阻器滑片P滑至中点时，即接入阻值为15Ω时，电压表示数如图乙所示为9V，根据串联分压可知此时定值电阻两端电压为UR=U-U滑=12V-9V=3V，此时电路电流，由可得定值电阻R的阻值
故A错误；由A已知滑片在中点时，电路电流以及定值电阻R的阻值，则定值电阻R在10s内产生的热量，故B错误；因为电流表量程为0~3A，滑动变阻器标有“30Ω 1A”，则电路允许通过最大电流为1A，此时滑动变阻器接入阻值最小，由可得此时电路总电阻，
根据串联电路电阻关系可得滑动变阻器接入最小阻值，由图乙可知，电压表选择的是最大量程，而电源电压只有12V，则滑动变阻器接入阻值最大时分得的电压小于12V，故滑动变阻器接入最大值可以为30Ω。所以滑动变阻器可接入电路的阻值范围为7~30Ω，故C错误；假设滑动变阻器接入阻值为R滑1时，滑动变阻器电功率最大，则此时电路电流，滑动变阻器的最大电功率，可知当滑动变阻器接入阻值等于定值电阻R的阻值为5Ω时，滑动变阻器的电功率最大。即，故D正确。故选D。
10．（2021贵州铜仁中考）如图所示的电路中只闭合时，通过的电流是1.5A，，。则下列选项正确的是（ ）
A．电源电压是20V
B．当开关全部闭合时，和是并联电路
C．只闭合时，通电20s电流通过产生的电热是200J
D．开关通断情况发生变化，整个电路消耗的最大电功率是75W
【答案】D
【解析】
只闭合S1时，电路为R2的简单电路，电源电压U=I2R2=1.5A×20Ω=30V，故A错误；当开关全部闭合时，电源短路，故B错误；只闭合S2时，R1与R2串联，电路中的电流，通电20s电流通过R1产生的热量Q1=I2R1t=(0.6A)2×30Ω×20s=216J，故C错误；闭合S1、S3，两电阻并联，总电阻最小，根据，总功率最大，总电流为，整个电路消耗的最大电功率是P=UI1=30V×2.5A=75W，故D正确。故选D。
11．（2021广西玉林中考）把一段匀质导线对折后其阻值比原来的 ___________（选填“大”或“小”）；一个定值电阻两端的电压由2V增大到4V时，通过该电阻的电流增加了1A，通电时间由1s增加到2s，则该电阻产生的电热增加了 ___________J。
【答案】小 14
【解析】
将匀质导线对折后，长度减小、横截面积增大，那么阻值比原来的小。由题意有，解得，第一次通过电路的电流为I=1A，第二次通过电路的电流I2=I+1A=1A+1A=2A，据Q=UIt知，该电阻产生的电热的增加量Q2-Q1=4V×2A×2s-2V×1A×1s=14J
12．（2021江苏无锡中考）小华家电热毯内的电阻丝断了，爸爸将两个断头接上后想继续使用，被小华阻止了。原因是______；接头处与电阻丝其他部分是串联的，通过它们的电流大小是______的。但电阻丝接头处的电阻较大，长时间使用会导致______。
【答案】可能引起火灾，不安全 相等 接头处的电热毯烧焦
【解析】
电热丝两个断头接上继续用，接头处接触不良电阻较大，产生热量多，可能可能引起火灾，不安全。因为是串联，所以电流相等。接头处是两根导线相接，由于接触的部位很少，很细，电阻就较大，根据Q=I2Rt知，在电流、通电时间相同的情况下，电阻越大，产生的热量越多，温度越高，长时间使用会导致接头处的电热毯烧焦。
13．（2021辽宁阜新中考真题）如图所示，电源电压不变，先闭合开关S1，电流表示数为0.4A， 再闭合开关S2，电流表示数增加了0.2A，则R1、R2两端电压之比为______，R1、R2电阻值之比为______，若电阻R1=5Ω，通电1min 电阻R2产生的热量为______J。
【答案】1:1 1: 2 24
【解析】
由电路图可知，只闭合开关S1时，电路为R1的简单电路，电流表测通过R1的电流，则I1=0.4A；再闭合S2时，两电阻并联，电流表测干路电流，因并联电路中各支路独立工作、互不影响，所以，通过R1的电流不变，因并联电路中干路电流等于各支路电流之和，所以，电流表示数的变化量即为通过R2的电流，则I2=0.2A，因并联电路中各支路两端的电压相等，所以，R1、R2两端电压之比为U1:U2=1:1，R1、R2电阻值之比为；若R1=5Ω，则R2=2R1=2×5Ω=10Ω，通电1min 电阻R2产生的热量为。
14．（2021湖南湘潭中考）如图所示，串联的两电阻丝（R1＜R2），封闭在两个完全相同的烧瓶中，并通过短玻璃管与相同的气球相连。闭合开关，通过两电阻丝的电流 ______（选填“相等”或“不相等”），一段时间后，密闭烧瓶内的空气被加热，观察到 ______（选填“A”或“B”）气球先鼓起来。
【答案】相等 B
【解析】
根据串联电路的电流处处相等可知，因为两电阻丝串联，则闭合开关，通过两电阻丝的电流相等。因为流经两电阻丝的电流相等，R1＜R2，根据Q=I2Rt，所以R2产生的热量较多，B气球先鼓起来。
15．（2021湖南益阳中考）某款家用茶具煮茶时的电阻为55Ω，正常情况下通过茶具的电流是___________A，煮一壶茶用了5 min，产生的热量为___________J。
【答案】4 2.64×105
【解析】
家用茶具正常情况下工作时两端电压为220V，此时通过茶具的电流；5min产生的热量Q=I2Rt=(4A)2×55Ω×5×60s=2.64×105J
16．（2021辽宁阜新九年级一模）如图所示，电源电压不变，先闭合开关S1，电流表示数为0.5A， 再闭合开关S2，电流表示数增加了0.3 A，则R1、R2两端电压之比为___________，R1、R2电阻值之比为___________，若电阻R2=5Ω，通电1min 电阻R1产生的热量为___________J。
【答案】1:1 3:5 45
【解析】
先闭合S1时，电路为R1的简单电路，电流表测量通过R1的电流；若再闭合S2时，两电阻并联，电流表测干路电流，电流表示数增加了0.3A，根据并联电路的电流关系可知，通过R2的电流为I2=0.3A，并联电路中各支路两端的电压都等于电源电压，所以R1、R2两端电压之比为1:1。根据可知，在电压相同时，电流之比等于电阻之比的倒数，则R1、R2电阻值之比为R1: R2=I2:I1=0.3A:0.5A =3:5，则R1的阻值为R1=3Ω
通电1min 电阻R1产生的热量。
17．（2021南昌九年级期末）电饭锅是利用电流的______来工作的，电饭锅具有保温和加热功能，如图是它的模拟电路，当开关S1、S2都闭合时，电饭锅处于______（选填“加热”或“保温”）状态。
【答案】热效应 加热
【解析】
电饭锅工作时将电能转化为内能，利用的是电流热效应工作的。当开关S1、S2都闭合时，电阻R1短路，只有R2接入电路，电路总电阻较小，根据可知此时消耗的功率较大，电饭锅处于加热状态。
18．（2021佛山九年级二模）家用电吹风的简化电路如图所示，主要技术参数如表。则该电吹风正常工作吹热风时，电热丝的阻值是______，电热丝消耗的功率是______ W，正常工作吹热风电热丝产生的热量是______ J。
【答案】55 880 2.64×105
【解析】
当电吹风吹热风时，电动机和电热丝同时工作，电动机与电热丝并联，电热丝的电功率；由可得电热丝的电阻值； ，电吹风吹热5min电热丝产生的热量
19．（2021山西九年级二模）如图所示，小明发现爷爷家居住的小区线路严重老化，于是拍照并找到小区管理人员建议马上更换电线，否则易引发火灾。请你用学过的知识解释图中情景易引发火灾的原因。
【答案】线路老化，绝缘皮破损后易造成电路短路，短路时电路中电阻很小，电压一定，由得，电路中电流很大。在电阻和通电时间相同时，由焦耳定律可知，电流越大，产生的热量就越多，所以易引发火灾。
【详解】
答：线路老化，绝缘皮破损后易造成电路短路，短路时电路中电阻很小，电压一定，由得，电路中电流很大。在电阻和通电时间相同时，由焦耳定律可知，电流越大，产生的热量就越多，所以易引发火灾。
20．（2021云南盘龙九年级期末）如图是某实验小组探究“电流产生的热量与哪些因素有关”的实验装置。
（1）实验前应取______相等的两瓶煤油，在这个实验中，电流产生的热量的多少，是通过______体现出来。为了便于实验观察，还应使两瓶煤油的______相同；
（2）实验时，实验小组的同学首先将滑动变阻器的滑片保持在某一适当位置处，然后闭合开关进行观察。由图中的连接方式可知他们是在探究电流产生的热量与_______的关系，因此所选择的两段电阻丝的电阻大小应该_______；
（3）完成了上面的实验后，实验小组的同学向左移动滑动变阻器的滑片P。可观察到两支温度计的示数都比原来上升得______（选填“快“或“慢”）。说明在通电时间都相同的情况下，_______越大，电流通过电阻丝产生的热量就越多。
【答案】质量 温度计示数变化 初温 电阻 不同 快 电流
【解析】
（1）根据控制变量法可知，不是探究变量都要保持不变，所以实验前要使两瓶煤油的质量相等。本探究是通过温度计示数的变化来判断电流通过导体产生热量的多少，那么为了便于观察，实验前要使两瓶煤油的初温相等。（2）由图可知，该电路为串联电路，通过两个电阻的电流是相同的，通电时间相同，所以探究的是电流产生的热量与电阻的关系，因此所选择的两段电阻丝的电阻大小应该不同。（3）完成了上面的实验时，实验小组的同学向左移动滑动变阻器的滑片P，则滑动变阻器接入电路的电阻变小，总电阻变小，根据欧姆定律可知，电路中的电流变大，可观察到两支温度计的示数都比原来上升得快；说明在通电时间都相同的情况下，电流越大，电流通过电阻丝产生的热量就越多。
21．（2021江苏常州中考）小组同学选择阻值不变的电阻丝，探究“电流通过电阻丝产生的热量（简称电热）与通电时间、电流、电阻的关系”。
（1）为探究电热与通电时间、电流的关系，在锥形瓶内装入适量煤油，设计电路如图甲所示，开关闭合前，滑动变阻器的滑片P应置于 ______（A/B）端；
（a）闭合开关S，调节滑动变阻器的滑片P，直至电流表示数为0.5A，通电5分钟、温度计的示数升高了5℃；
（b）保持滑动变阻器滑片P的位置不变，通电10分钟、温度计的示数升高了9℃，（a）、（b）对比可得结论：______；
（c）向 ______移动滑动变阻器的滑片P，直至电流表示数为1A，通电10分钟、温度计的示数升高了33℃，（b）、（c）对比可得结论：______；
（d）实验只能得到定性结论，主要原因是 ______；
（2）为探究电热与电阻的关系，并测出标签污损的电阻丝R2的阻值，在两个相同的锥形瓶内装入等质量的煤油，设计如图乙所示电路。开关闭合后，电压表有示数，但电流表无示数，电路故障是 ______，排除故障后，调节滑动变阻器的滑片P得到电表示数如图丙所示，则电压表示数为 ______V，电流表示数为 ______A，R2阻值为 ______Ω。一段时间后，观察到电阻丝 ______所在锥形瓶中的温度计示数升高的比较多；
（3）请分析“电炉工作时，电炉丝发热明显、而与电炉丝相连的导线发热不明显”：电炉丝的电流 ______导线的电流，电炉丝的电阻 ______导线的电阻。
【答案】B 电流电阻一定时，电热和通电时间有关，时间越长放热越多。
左 当电阻和通电时间一样时，电热和电流有关，电流越大，放热越多。
实验中存在热量损失 R2断路 8 0.5 16 R2 等于 大于
【解析】
（1）开关闭合前，为保护电路，变阻器滑片在最大处，即B端。其他条件不变，通电10分钟比通电5分钟升温多，说明电流电阻一定时，电热和通电时间有关，时间越长放热越多。要增大电流，需要减小电阻，所以滑片左移。电阻和通电时间一样，电流大，升温多，说明当电阻和通电时间一样时，电热和电流有关，电流越大，放热越多。为用电热加热液体过程中存在热量损失，无法精确定量。（2）电流表无示数，可能断路，电压表有示数，电压表和电源相连，可能R2断路。电压表用大量程，分度值0.5V，示数为8V，电流表小量程，分度值0.02A，示数0.5A，R2阻值为。根据Q=I2Rt，串联电流和通电时间相同，R2阻值大，放热多，所以R2所在锥形瓶中的温度计示数升高的比较多。（3）电炉在使用时，电炉丝和导线串联，I电炉丝=I导线，通电时间t相同，根据Q=I2Rt，R电炉丝＞R导线，电流产生的热量Q电炉丝＞Q导线，从而出现电炉丝热得发红，而与电炉丝相连的导线却不怎么发热的现象。
22．（2021山东青岛中考）探究电流通过导体产生的热量的多少与什么因素有关
实验小组同学猜想：电流通过导体产生的热量可能与通过导体的电流、导体的电阻和通电时间有关。于是他们利用如图器材进行了探究实验。
甲、乙、丙三个装置的透明容器中各有一段电阻丝，容器中密封着等量的空气，U形管中液面高度的变化反映密闭空气温度的变化。
（1）选用________组合，并将它们________联接到电源两端进行实验，可以探究电热与电阻的关系。
（2）选用乙、丙组合，串联接到电源两端进行实验，可以探究电热与________的关系，其中15Ω电阻的作用是________。
（3）选用乙、丙组合，串联接到电源两端进行实验，发现乙装置U形管中液面无高度差，丙装置U形管中液面有高度差，产生此现象的原因可能是乙装置________。
【答案】甲乙 串 电流 分流 电阻出现断路
【解析】
（1）要探究导体产生的热量的多少与电阻大小是否有关，应控制电流和通电时间一定，而电阻不同，由图可知应选用甲和乙两容器，将它们串联接到电源两端。（2）选用乙、丙组合，串联接到电源两端进行实验，两个容器内电阻相等，乙容器中15Ω的电阻和5Ω的电阻并联，由串并联电路的特点可知通过两个容器内电阻的电流不相等，可以探究电热与电流的关系。由并联分流的特点可知，15Ω电阻起到分流的作用。（3）选用乙、丙组合，串联接到电源两端进行实验，乙装置U形管中液面无高度差，丙装置U形管中液面有高度差，可能乙装置电阻出现断路，不会产生热量，可能乙装置漏气。
23．（2021黑龙江中考）如图甲所示为某高、低温两挡位电烤箱的内部简化电路，S为手动开关，S1为自动控制开关，R1和R2均为电热丝，图乙是电烤箱正常工作时电流随时间变化的图像。求:
（1）高温挡工作时的功率；
（2）电热丝R2的阻值；
（3）15min内R1消耗的电能。
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】
解（1）高温挡工作时的功率
（2）当 S、S1闭合，两电阻并联，总电阻最小，根据可知，此时电功率最大，为高温档，那么当S闭合时，为低温档，低温档的功率为
那么电热丝R2的功率为
则电热丝R2的阻值为
（3）15min内R1消耗的电能
答：（1）高温挡工作时的功率；
（2）电热丝R2的阻值为；
（3）15min内R1消耗的电能。
24．（2021四川广元中考）如图甲所示，电源电压恒定不变，滑动变阻器R1的最大阻值是40Ω，小灯泡的额定电压为6V，它的电流随电压变化的图象如图乙所示．
（1）当只闭合开关S1时，将滑动变阻器R1的滑片调到中点，此时小灯泡恰好正常发光，求电源电压和小灯泡的额定功率；
（2）当只闭合开关S2时，此时电流表的示数为0.4A，求电阻R2的阻值，小灯泡的实际功率；
（3）当只闭合开关S2时，通电1min，求电流通过电阻R2产生的热量。
【答案】（1）16V，3W；（2）30Ω，1.6W；（3）288J
【解析】
解：（1）当只闭合开关S1时，将滑动变阻器R1的滑片调到中点，灯泡与滑动变阻器串联，因串联电路中各处的电流相等，且此时小灯泡恰好正常发光，所以，由图乙可知，灯泡正常发光时电路中的电流
I=IL=0.5A
R1两端的电压
因串联电路中总电压等于各分电压之和，所以，电源的电压
U=UL+U1=6V+10V=16V
灯泡的额定功率
PL=ULIL=6V×0.5A=3W
（2）当只闭合开关S2时，灯泡与R2串联，电流表测电路中的电流，即I′=0.4A，由图乙可知，此时灯泡两端的电压UL′=4V，此时R2两端的电压
U2=U﹣UL′=16V﹣4V=12V
电阻R2的阻值
小灯泡的实际功率
PL′=UL′I′=4V×0.4A=1.6W
（3）当只闭合开关S2时，通电1min电流通过电阻R2产生的热量
Q2=（I′）2R2t=（0.4A）2×30Ω×60s=288J
答：（1）电源电压是16V，小灯泡的额定功率是3W；
（2）电阻R2的阻值是30Ω，小灯泡的实际功率是1.6W；
（3）电流通过电阻R2产生的热量是288J。
热风温度
额定功率
热风时；1000W
冷风时：120W
额定电压
220V
质量
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