苏科版九年级全册电热器 电流的热效应第1课时随堂练习题

这是一份苏科版九年级全册电热器 电流的热效应第1课时随堂练习题，共27页。试卷主要包含了电流的热效应定义，电流热效应的实质，电流热效应影响因素，公式等内容，欢迎下载使用。

15.3 电热器 电流的热效应（第1课时）（原卷版）
考点直击



典例分析＋变式训练



考点1 电流的热效应
1、电流的热效应定义：电流通过导体时电能转化成热，这个现象叫做电流的热效应。
2、电流热效应的实质：是电流通过导体时，由电能转化为内能。
3、电流热效应影响因素：与通电的时间、电流、电阻有关，通过导体的电流越大，导体的电阻越大，通电时间越长，导体产生的热量越多。
4、公式：Q=I2Rt（普遍适用）
Q=W=UIT（只适用于电热器）
式中：
I-通过导体的电流，单位是安培（A）；
R--导体的电阻，单位是欧姆；
t--电流通过导体的时间，单位是秒（S）；
Q--电流在电阻上产生的热量，单位是焦（J）
方法点拨：
（1）电流有三大效应：热效应、磁效应、化学效应。
（2）任何用电器，只要有电阻存在，电流通过时就会有热效应；电流流过超导体不会有热效应。
【典例1-1】下列电器中，不是利用电流的热效应来工作的是（　　）
A．电暖器 B．电视机 C．电饭锅 D．电熨斗
【典例1-2】北京冬奥会期间，我们的科研人员为运动员、教练员及志愿者们提供了带电源的智能控温加热手套，如图。该手套应用了电流的　　效应，发现其规律的科学家是　　。

【变式1-1】下列用电器利用电流热效应工作的是（　　）
A．电风扇 B．电视机 C．吸尘器 D．电饭锅
【变式1-2】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 　 　效应实现高温封口。封口时总是把塑料袋烫坏，应将发热电阻换成阻值更 　 　的发热电阻。

考点2 电热的利用与防止
1、电热器：电流通过导体时将电能全部转化为内能的用电器。其优点是清洁、无污染、热效率高，且便于控制和调节电流。
2、有时人们利用电热，如电饭锅、电熨斗等；有时人们防止电热产生的危害，如散热孔、散热片、散热风扇等。
【典例2-1】下列属于防止电流热效应产生危害的实例是（　　）
A．家里使用电热水壶烧水 B．利用电视机后盖的小孔散热
C．家里使用电饭锅煮饭 D．小佳妈妈使用电熨斗熨衣服
【典例2-2】下列用电器在正常工作时消耗相同的电能，产生热量最多的是（　　）
A．洗衣机 B．电暖气
C．电视机 D．电风扇
【典例2-3】标有“220V 60W”的电风扇和标有“220V 60W”的电热水壶并联在家庭电路中，相同时间内电风扇消耗的电能 　 　电热水壶消耗的电能；相同时间内电风扇产生的热量 　 　电热水壶产生的热量。（均选填“大于”、“小于”或“等于”）
【变式2-1】某款家用电热取暖器有两个挡位，它正常工作时，下列说法正确的是（　　）
A．取暖器的电热丝是由电阻率小、熔点高的材料制成
B．“高温”挡一定比“低温”挡产生的热量多
C．“高温”挡一定比“低温”挡的工作电阻大
D．连接电热丝的导线比电热丝的电阻小
【变式2-2】某同学仔细观察家中的四种电器，发现它们上面都标有“220V 150W”的字样，若它们都在额定电压下工作相同的时间，则产生热量最多的是（　　）
A．暖手宝 B．电视机 C．电冰箱 D．抽油烟机
【变式2-3】如果家庭电路中导线相互连接处接触不良，会造成此处的阻值　 　（选填“减小”、“增大”或“不变”），由于电流的　 　效应造成局部过热，可能引发火灾。
考点3 探究影响电流通过导体时产生热量的因素
探究电热与哪些因素有关：
①怎样用转换法体现电热：用温度计升高的度数；用细管内液柱升高的高度；用气球膨胀的大小；
②怎样用控制变量法研究与电阻的关系：串联时控制电流和通电时间一定，并联时控制电压与通电时间一定。
【典例3-1】如图所示，为“探究电流产生的热量与哪些因素有关”的一个实验电路图，你认为该电路最适合探究的问题是（　　）（R1≠R2）

A．探究电流产生的热量与通电时间是否有关？
B．探究电流产生的热量与电流大小是否有关？
C．探究电流产生的热量与电阻大小是否有关？
D．探究电流产生的热量与温度的高低是否关？
【典例3-2】如图所示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装置，甲乙是完全相同的密闭容器，里面密封着等量的空气，U形管中液面高度的变化反映密闭空气温度的变化，闭合开关前，A、B两U形管内液面相平。
（1）实验中，乙容器外部的电阻的作用是为了使左右容器内导体的　 　不相等；
（2）通过对比观察，　 　（选填“甲”或“乙”）容器中导体的电阻产生的热量较多由此可知，在电阻和通电时间相同时，电流越　 　，导体产生的热量越多。

【典例3-3】用如图所示的实验装置探究电流通过导体产生的热量与什么因素有关的实验装置（图中甲、乙是完全相同的密闭容器，实验前，AB两U形管内液面是相平的）。
（1）如图所示的器材是探究电流通过导体产生的热量和 　 　有关；
（2）图中两容器中的电阻丝采用串联的连接方式的目的是 　
　 ；
（3）探究发现：白炽灯工作时灯丝热得发红，而连接灯泡的导线却不怎么发热，其原因是：　
　 。

【变式3-1】如图是“探究电流通过导体时产生的热量跟什么因素有关”的实验装置。R1、R2、R3的阻值均为10Ω，两个容器中密封着等量的空气，U形管中液面高度的变化反映密闭空气温度的变化。下列说法正确的是（　　）

A．该实验装置U形管液面高度变化是液体热胀冷缩的缘故
B．通电一段时间后，左侧U形管中液面的高度差比右侧的小
C．图中实验是为了探究电流通过导体产生的热量与电阻的关系
D．若将图中R3也放入右侧密闭容器里，可探究电流产生的热量与电阻的关系
【变式3-2】小红和小明想利用如图所示的装置探究“导体产生的热量与电阻大小的关系“，两瓶煤油中都浸泡着一段金属丝，烧瓶A中的金属丝是铜丝，电阻比较小，烧瓶B中的金属丝是镍铬合金丝，电阻比较大，温度计可以显示煤油的温度。
（1）上述实验中铜丝和镍铬合金丝采用的电路连接方式，目的是控制通过金属丝的 　
　 和 　 　相同。
（2）实验中，发现烧瓶B中温度计的示数升高很快，得出结论：　
　 。
（3）小红提议利用该装置改装成“比较食用油和煤油的吸热能力“的实验，若烧瓶B的器材不变，她除了把烧瓶A的煤油换成食用油外，还需更换烧瓶A中的金属丝。为了能在通电一段时间后，通过两温度计的 　 　来比较食用油和煤油的吸热能力，设计的实验必须满足的条件还有烧瓶A、B中食用油和煤油的 　 　相同，烧瓶 A、B中金属丝的电阻 　 　（填“相同“或“不同“）。

【变式3-3】如图所示是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装置。甲、乙是完全相同的密闭容器，里面密封着等量的空气，U形管中液面高度的变化反映密闭空气温度的变化，闭合开关前，A、B两U形管内液面相平。
（1）实验中，乙容器外部并联一个电阻的作用是：　 　。
（2）由于电流产生的热量不易直接测量，因此在实验中是通过观察U形管中液面高度的变化来显示甲、乙容器内空气温度的变化，这里采用的物理研究方法是 　 　。
（3）通过对比观察可知 　 　（选填“甲”或“乙”）容器中导体的电阻产生的热量较多。由此可知，在电阻和 　 　相同时，　 　，导体产生的热量越多。

课堂巩固训练



一、选择题。
1．（2021秋•疏附县期末）随着科学技术的发展，越来越多的用电器进入了我们的家庭，下列用电器主要利用电流的热效应工作的是（　　）
A．油烟机 B．电热扇
C．洗衣机 D．电视机
2．（2022•东城区校级模拟）下列家用电器中，将电流热效应作为工作原理的是（　　）
A．电视机 B．电热水器 C．抽油烟机 D．微波炉
3．（2021秋•宜昌期末）将规格都是“220V 100W”的一台电风扇、一台电视机和一个电热毯分别接入220V电路中正常工作，通电时间相同，下列说法中错误的是（　　）
A．它们产生的热量相同 B．它们消耗的电能相同
C．它们的工作电流相同 D．它们的实际功率相同
4．（2021秋•瑶海区期末）将“220V 100W”的电风扇和“220V 100W”的电烙铁分别接入家庭电路中，正常工作相同时间，关于两者消耗的电能和产生的热量，下列说法正确的是（　　）
A．消耗的电能和产生的热量都一样多
B．消耗的电能一样多，但产生的热量不一样多
C．消耗的电能不一样多，但产生的热量一样多
D．消耗的电能和产生的热量都不一样多
5．（2022•武汉模拟）如图所示是某同学设计的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，U形管中液面高度的变化反映密闭空气温度的变化。下列说法正确的是（　　）

A．通电一段时间，两个透明容器中空气内能增大是通过做功的方式改变
B．该实验装置不能探究电流通过导体产生的热量与通电时间的关系
C．若要探究电流通过导体产生的热量与电流的关系，右侧透明容器中应接入阻值是5Ω的电阻
D．若要探究电流通过导体产生的热量与电阻的关系，右侧透明容器中应接入阻值是10Ω的电阻
6．（2022•青秀区校级一模）如图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，下列说法正确的是（　　）

A．U 形管液面高度变化是因为 U 形管中液体的温度发生了变化
B．通电后，乙图中 A、B 电阻产生的热量之比是 4：1
C．图甲的装置可探究电流通过电阻产生的热量跟电流大小的关系
D．图乙的装置可探究电流通过电阻产生的热量跟电阻大小的关系
7．（2022•瑶海区三模）小明利用如图所示的实验装置探究“导体产生的热量与电阻大小的关系”。甲、乙两瓶中装有质量与初温都相同的食用油。下列关于此实验装置的说法正确的是（　　）

A．实验中液体吸热的多少是通过加热时间来反映的
B．本实验也可以将两根电阻丝并联接入电路进行实验
C．实验中导体产生的热量是通过温度计示数的变化来反映的
D．只将甲、乙两瓶中的液体换成质量和初温相同的不同液体，也可以比较不同液体比热容的大小
二、填空题。
8．（2021秋•新野县期末）家用电器中，电饭煲是利用电流的 　 　效应工作的，家中的电饭煲与电视机的连接方式是 　 　（选填“串联”或“并联”）。
9．（2022•滨州）石墨烯是一种新材料，具有优异的光学、电学、力学特性，石墨烯还具有很好的韧性，且可以弯曲。北京冬奥会运动场馆的最低温度可达﹣30℃左右，利用石墨烯制作的智能温控加热羽绒服可帮助工作人员抵御寒冷，有效提升保暖效果。可见，这种材料具有密度 　 　（选填“较大”或“较小”）、电阻 　 　（选填
“较大”或“较小”）的特点。

10．（2022•东莞市校级三模）如图，电源电压恒为6V，若将甲、乙两个装置的导线分别接在ab上，10s内消耗电能最多的是 　 　（选填“甲”或“乙”）装置，甲装置消耗 　 　J的电能，为了探究电流通过导体时产生热量与电流大小的关系，应该将 　 　两个装置串联后接入ab之间。

三、实验探究题。
11．（2021秋•武冈市期末）探究电流通过导体产生的热量与哪些因素有关。

（1）实验中通过观察 　 　的变化来比较电流通过电阻产生热量的多少吗，这是运用了 　 　的方法。
（2）实验结论：观察图甲中的A、B管，在通电时间相等时，发现B管液面高度差较大，则表明电流通过导体产生的热量多少与 　 　有关。采用图乙实验装置，可以得出结论：在电阻和通电时间相同时，　 　越大，电流产生的热量越多。
12．（2021秋•天津期末）图中为研究焦耳定律的实验装置。在两个相同的烧瓶中装满初温相同的煤油，插入两个相同的温度计，瓶中电阻丝为定值电阻，其关系为R甲＞R乙。
（1）图中的两段电阻丝连接的方式为 　 　（选填“串联”或“并联”）；
（2）实验中，通过观察 　 　来判断电流通过导体产生热量的多少；
（3）闭合开关一段时间，观察到甲瓶中煤油的温度高于乙瓶。这表明：在 　 　相同时，　 　越大，电流产生的热量越多；
（4）实验探究过程中用到两个物理研究方法是 　 　法和 　 　法。

四、解答题。
13．（2022•汇川区四模）你知道雷击树木为什么会四分五裂吗？首先，树木是地面上相对较高的物体，在雨天雷云放电时，最先接触到的点就是树尖，雷电从树尖向下贯穿整个树干，如图所示。此时强大的电流在遇到树干时会产生强大的热量，热量会将树内水分瞬间汽化，而树内汽化后的气体需要一个突破口，这样就把树炸开成四分五裂，在炸开的同时一巨大“白气”团从树内迸出。通过上面的简单学习，请你回答下面的问题。
（1）雷电通过大树瞬间产生强大的热量，请分析产生强大的热量的原因；
（2）巨大“白气”团从树内迸出是如何形成的。






14．（2021•铁岭模拟）如图所示白炽灯泡是常用的普通灯泡，请你对下列问题作出简要的回答：
（1）它是利用电流的什么原理来工作的？
（2）灯丝什么时候最容易烧断？
（3）断丝的灯泡再搭上使用，是比原来暗还是亮？


15.3 电热器 电流的热效应（第1课时）（解析版）
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典例分析＋变式训练



考点1 电流的热效应
1、电流的热效应定义：电流通过导体时电能转化成热，这个现象叫做电流的热效应。
2、电流热效应的实质：是电流通过导体时，由电能转化为内能。
3、电流热效应影响因素：与通电的时间、电流、电阻有关，通过导体的电流越大，导体的电阻越大，通电时间越长，导体产生的热量越多。
4、公式：Q=I2Rt（普遍适用）
Q=W=UIT（只适用于电热器）
式中：
I-通过导体的电流，单位是安培（A）；
R--导体的电阻，单位是欧姆；
t--电流通过导体的时间，单位是秒（S）；
Q--电流在电阻上产生的热量，单位是焦（J）
方法点拨：
（1）电流有三大效应：热效应、磁效应、化学效应。
（2）任何用电器，只要有电阻存在，电流通过时就会有热效应；电流流过超导体不会有热效应。
【典例1-1】下列电器中，不是利用电流的热效应来工作的是（　　）
A．电暖器 B．电视机 C．电饭锅 D．电熨斗
【答案】B。
【解答】解：A、电暖器工作时主要将电能转化为内能，利用了电流的热效应，故A不合题意；
B、电视机工作时主要将电能转化为光能等，不是利用电流热效应工作的，故B符合题意；
C、电饭锅工作时主要把电能转化为内能，是利用电流热效应工作的，故C不合题意；
D、电熨斗主要将电能转化为内能，利用了电流的热效应，故D不合题意。
故选：B。
【典例1-2】北京冬奥会期间，我们的科研人员为运动员、教练员及志愿者们提供了带电源的智能控温加热手套，如图。该手套应用了电流的 　热　效应，发现其规律的科学家是 　焦耳　。

【答案】热；焦耳。
【解答】解：手套通电后能产生热量，说明利用了电流的热效应，焦耳是通过实验研究出电流热效应规律的科学家。
故答案为：热；焦耳。
【变式1-1】下列用电器利用电流热效应工作的是（　　）
A．电风扇 B．电视机 C．吸尘器 D．电饭锅
【答案】D。
【解答】解：AC、电风扇、吸尘器工作时主要是把电能转化为机械能，不是利用电流的热效应工作的，故AC不符合题意；
B、电视机工作时主要把电能转化为光能与声能，不是利用电流热效应工作的，故B不符合题意；
D、电饭锅工作时把电能转化为内能，是利用电流的热效应工作的，故D符合题意。
故选：D。
【变式1-2】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 　热效应　效应实现高温封口。封口时总是把塑料袋烫坏，应将发热电阻换成阻值更 　大　的发热电阻。

【答案】热效应；大。
【解答】解：电流通过电阻，因为电流的热效应，电阻发热产生热量，温度升高，实现高温封口。
由公式Q＝I2Rt＝t可知，电压不变，要减小电阻产生的热量，应增大R的阻值。
故答案为：热效应；大。
考点2 电热的利用与防止
1、电热器：电流通过导体时将电能全部转化为内能的用电器。其优点是清洁、无污染、热效率高，且便于控制和调节电流。
2、有时人们利用电热，如电饭锅、电熨斗等；有时人们防止电热产生的危害，如散热孔、散热片、散热风扇等。
【典例2-1】下列属于防止电流热效应产生危害的实例是（　　）
A．家里使用电热水壶烧水 B．利用电视机后盖的小孔散热
C．家里使用电饭锅煮饭 D．小佳妈妈使用电熨斗熨衣服
【答案】B。
【解答】解：A、使用电热水壶烧水，将电能转化为内能，属于利用电流的热效应，故A不符合题意；
B、电视机的后盖有很多孔，是为了防止电热产生危害，故B符合题意；
C、家里使用电饭锅煮饭，消耗电能转化为内能，属于利用电流的热效应，故C不符合题意；
D、小佳妈妈使用电熨斗熨衣服，将电能转化为内能，属于利用电流的热效应，故D不符合题意。
故选：B。
【典例2-2】下列用电器在正常工作时消耗相同的电能，产生热量最多的是（　　）
A．洗衣机 B．电暖气
C．电视机 D．电风扇
【答案】B。
【解答】解：用电器工作时将电能转化为其他形式的能量，电暖气工作时将电能全部转化为内能；洗衣机工作时，主要将电能转化为机械能；电风扇工作时主要把电能转化为机械能，只有一少部分转化为内能；电视机工作时，电能转化为声能、光能等其他形式的能，只有一少部分转化为内能；
由此可知，消耗相同的电能，产生热量最多的是电暖气。
故选：B。
【典例2-3】标有“220V 60W”的电风扇和标有“220V 60W”的电热水壶并联在家庭电路中，相同时间内电风扇消耗的电能 　等于　电热水壶消耗的电能；相同时间内电风扇产生的热量 　小于　电热水壶产生的热量。（均选填“大于”、“小于”或“等于”）
【答案】等于；小于。
【解答】解：（1）电风扇、电热器的额定电压都是220V，额定功率都是60W，把它们并联在家庭电路中，它们都能正常工作，由W＝Pt可知，在相同时间内电风扇消耗的电能等于电热水壶消耗的电能；
（2）电风扇工作时，主要把电能转化为机械能，产生很少的热量；电热水壶工作时，把电能全部转化为热量；由此可知，相同时间内电风扇产生的热量比电热水壶少。
故答案为：等于；小于。
【变式2-1】某款家用电热取暖器有两个挡位，它正常工作时，下列说法正确的是（　　）
A．取暖器的电热丝是由电阻率小、熔点高的材料制成
B．“高温”挡一定比“低温”挡产生的热量多
C．“高温”挡一定比“低温”挡的工作电阻大
D．连接电热丝的导线比电热丝的电阻小
【答案】D。
【解答】解：A、取暖器上的发热体是由电阻率大，熔点高的材料制成的，故A错误；
B、由Q＝W＝Pt可知，取暖器产生热量的多少，除了与取暖器的电功率有关，还与通电时间的长短有关，所以“高温”挡不一定比“低温”挡产生的热量多，故B错误；
C、由P＝可知，电热丝的工作电阻R＝，电源电压相等，电功率越大，工作电阻越小，所以“高温”挡一定比“低温”挡的工作电阻小，故C错误；
D、连接电热丝的导线比电热丝的电阻小，故D正确。
故选：D。
【变式2-2】某同学仔细观察家中的四种电器，发现它们上面都标有“220V 150W”的字样，若它们都在额定电压下工作相同的时间，则产生热量最多的是（　　）
A．暖手宝 B．电视机 C．电冰箱 D．抽油烟机
【答案】A。
【解答】解：家中的电视机、暖手宝、抽油烟机和电冰箱四种电器，它们上都标有“220V 150W”的字样，若它们都在额定电压下工作相同的时间，根据W＝Pt可知，四种电器消耗的电能相同，但电视机主要是把电能转化为声能和光能；抽油烟机主要是把电能转化为机械能；暖手宝主要是把电能全转化为内能；电冰箱主要是把电能直接转化为机械能，把电能转化为的内能较少，所以暖手宝产生的热量最多。
故选：A。
【变式2-3】如果家庭电路中导线相互连接处接触不良，会造成此处的阻值　增大　（选填“减小”、“增大”或“不变”），由于电流的　热　效应造成局部过热，可能引发火灾。
【答案】增大；热。
【解答】解：当线路连接处接触不良时，与连接完好相比该处的阻值将增大，由焦耳定律可知，电流和通电时间一定时，电阻越大，产生的热量越多；因此由于电流的热效应会造成局部过热，容易产生火灾。
故答案为：增大；热。
考点3 探究影响电流通过导体时产生热量的因素
探究电热与哪些因素有关：
①怎样用转换法体现电热：用温度计升高的度数；用细管内液柱升高的高度；用气球膨胀的大小；
②怎样用控制变量法研究与电阻的关系：串联时控制电流和通电时间一定，并联时控制电压与通电时间一定。
【典例3-1】如图所示，为“探究电流产生的热量与哪些因素有关”的一个实验电路图，你认为该电路最适合探究的问题是（　　）（R1≠R2）

A．探究电流产生的热量与通电时间是否有关？
B．探究电流产生的热量与电流大小是否有关？
C．探究电流产生的热量与电阻大小是否有关？
D．探究电流产生的热量与温度的高低是否关？
【答案】C。
【解答】解：如图，两个电阻串联在电路中，电流相同，通电时间相同，电阻不同，根据控制变量法可知，该电路最适合探究电流产生热量跟电阻的关系，故ABD错误，C正确。
故选：C。
【典例3-2】如图所示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装置，甲乙是完全相同的密闭容器，里面密封着等量的空气，U形管中液面高度的变化反映密闭空气温度的变化，闭合开关前，A、B两U形管内液面相平。
（1）实验中，乙容器外部的电阻的作用是为了使左右容器内导体的　电流　不相等；
（2）通过对比观察，　甲　（选填“甲”或“乙”）容器中导体的电阻产生的热量较多由此可知，在电阻和通电时间相同时，电流越　大　，导体产生的热量越多。

【答案】（1）电流；（2）甲；大。
【解答】解：（1）由图可知，乙容器内外两电阻并联后与甲容器内的电阻串联，乙容器两电阻的电流之和等于甲容器中电阻的电流，所以乙容器外部的电阻的作用是为了使左右容器内导体的电流不相等，因为左右容器内两导体的阻值相等，必须让两电阻的电流不同，才能探究电流产生的热量与电流的关系。
（2）由图知，A管的液面高度差比B管的液面高度差大，说明甲容器中气体膨胀程度较大，温度上升得较高，因此甲容器中电阻产生的热量较多；又因为甲、乙容器内两个电阻的阻值相同，通电时间相同，但通过甲容器内电阻的电流大于通过乙容器内电阻的电流，由此可得：在电阻相同、通电时间相同的情况下，电流越大，电流产生的热量越多。
故答案为：（1）电流；（2）甲；大。
【典例3-3】用如图所示的实验装置探究电流通过导体产生的热量与什么因素有关的实验装置（图中甲、乙是完全相同的密闭容器，实验前，AB两U形管内液面是相平的）。
（1）如图所示的器材是探究电流通过导体产生的热量和 　电阻大小　有关；
（2）图中两容器中的电阻丝采用串联的连接方式的目的是 　控制通过导体的电流相等、通电时间相等　；
（3）探究发现：白炽灯工作时灯丝热得发红，而连接灯泡的导线却不怎么发热，其原因是：　由Q＝I2Rt，电阻越大，产生的热量越多，白炽灯的电阻远大于导线的电阻，且导线与白炽灯串联，电流相等，所以在相同时间内，白炽灯热的发红，而连接灯泡的导线却不怎么发热　。

【答案】（1）电阻大小；（2）控制通过导体的电流相等、通电时间相等；（3）由Q＝I2Rt，电阻越大，产生的热量越多，白炽灯的电阻远大于导线的电阻，且导线与白炽灯串联，电流相等，所以在相同时间内，白炽灯热的发红，而连接灯泡的导线却不怎么发热。
【解答】解：（1）如图所示的两电阻串联，通过两电阻的电流相等，通电时间相等，所以图中器材是研究电流产生的热量和电阻大小的关系；
（2）该实验中两电阻丝采用串联连接方式的目的是：控制通过的电流相等、通电时间相等；
（3）白炽灯和导线是串联的，电流和通电时间相等，由Q＝I2Rt，电阻越大，产生的热量越多，白炽灯的电阻远大于导线的电阻，所以在相同时间内，白炽灯热的发红，而连接灯泡的导线却不怎么发热。
故答案为：（1）电阻大小；（2）控制通过导体的电流相等、通电时间相等；（3）由Q＝I2Rt，电阻越大，产生的热量越多，白炽灯的电阻远大于导线的电阻，且导线与白炽灯串联，电流相等，所以在相同时间内，白炽灯热的发红，而连接灯泡的导线却不怎么发热。
【变式3-1】如图是“探究电流通过导体时产生的热量跟什么因素有关”的实验装置。R1、R2、R3的阻值均为10Ω，两个容器中密封着等量的空气，U形管中液面高度的变化反映密闭空气温度的变化。下列说法正确的是（　　）

A．该实验装置U形管液面高度变化是液体热胀冷缩的缘故
B．通电一段时间后，左侧U形管中液面的高度差比右侧的小
C．图中实验是为了探究电流通过导体产生的热量与电阻的关系
D．若将图中R3也放入右侧密闭容器里，可探究电流产生的热量与电阻的关系
【答案】D。
【解答】解：A．电流通过导体产生的热量不能直接显示出来，容器中空气会由于热胀冷缩而使U形管液面出现高度差，所以该实验装置U形管液面高度变化是气体热胀冷缩的缘故，不是液体热胀冷缩，故A错误；
BC．由题图可知，R2和R3并联，R1在干路上，由并联电路中干路电流等于各支路的电流之和可知，通过R1的电流大于通过R2的电流，又因为两容器中电阻丝的阻值相等，通电时间相同，所以该实验是为了探究电流产生的热量与电流的关系；左侧容器中通过电阻的电流大于右侧容器中通过电阻的电流，已知R1＝R2，通电时间相同，由Q＝I2Rt可知，左侧U形管中液面的高度差更大，故BC错误；
D．若将右侧的两个电阻并联都放入容器中，把右侧的电阻看作一个整体，由并联电路的电阻关系可知，其电阻为R右＝＝＝5Ω，此时左侧电阻和右侧电阻是串联的，则电流和通电时间都是相同的，可以探究电流产生的热量与电阻的关系，故D正确。
故选：D。
【变式3-2】小红和小明想利用如图所示的装置探究“导体产生的热量与电阻大小的关系“，两瓶煤油中都浸泡着一段金属丝，烧瓶A中的金属丝是铜丝，电阻比较小，烧瓶B中的金属丝是镍铬合金丝，电阻比较大，温度计可以显示煤油的温度。
（1）上述实验中铜丝和镍铬合金丝采用的电路连接方式，目的是控制通过金属丝的 　电流　和 　通电时间　相同。
（2）实验中，发现烧瓶B中温度计的示数升高很快，得出结论：　在电流和通电时间相同时，电阻越大，产生热量越多　。
（3）小红提议利用该装置改装成“比较食用油和煤油的吸热能力“的实验，若烧瓶B的器材不变，她除了把烧瓶A的煤油换成食用油外，还需更换烧瓶A中的金属丝。为了能在通电一段时间后，通过两温度计的 　温度变化　来比较食用油和煤油的吸热能力，设计的实验必须满足的条件还有烧瓶A、B中食用油和煤油的 　质量　相同，烧瓶 A、B中金属丝的电阻 　相同　（填“相同“或“不同“）。

【答案】（1）电流；通电时间；（2）在电流和通电时间相同时，电阻越大，产生热量越多；（3）温度变化（大小）；质量；相同。
【解答】解：（1）两电阻串联，所以通过它们的电流相等；目的是控制通过金属丝的电流和通电时间相同；
（2）镍铬合金丝的电阻大于铜导线的电阻，烧瓶B中温度计的示数升高很快，这表明：在电流和通电时间相同的情况下，导体的电阻越大，产生的热量越多；
要比较食用油和煤油的比热容，则应让食用油和煤油的质量相等，吸收的热量相等，由温度的变化求得比热的大小；故用相同质量的食用油代替水，两瓶中都有相同电阻丝，电阻相等。
故答案为：（1）电流；通电时间；（2）在电流和通电时间相同时，电阻越大，产生热量越多；（3）温度变化（大小）；质量；相同。
【变式3-3】如图所示是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装置。甲、乙是完全相同的密闭容器，里面密封着等量的空气，U形管中液面高度的变化反映密闭空气温度的变化，闭合开关前，A、B两U形管内液面相平。
（1）实验中，乙容器外部并联一个电阻的作用是：　使通过甲、乙两容器中电阻的电流不同　。
（2）由于电流产生的热量不易直接测量，因此在实验中是通过观察U形管中液面高度的变化来显示甲、乙容器内空气温度的变化，这里采用的物理研究方法是 　转换法　。
（3）通过对比观察可知 　甲　（选填“甲”或“乙”）容器中导体的电阻产生的热量较多。由此可知，在电阻和 　通电时间　相同时，　电流越大　，导体产生的热量越多。

【答案】（1）使通过甲、乙两容器中电阻的电流不同；（2）转换法；（3）甲；通电时间；电流越大。
【解答】解：（1）乙容器外部的电阻与乙容器内部的电阻并联，甲容器内部的电阻在干路中，通过它的电流大于通过乙容器内部电阻的电流，所以乙容器外部的电阻的作用是为了使甲、乙容器内导体的电流不相等；
（2）实验中是通过观察“U”形管中液面的高度差来显示甲、乙容器内空气温度的变化。像这种用能直接观测的量来显示不容易直接观测的量的方法叫转换法；
（3）由图知，A管的液面高度差比B管的液面高度差大，说明甲容器中气体膨胀程度较大，温度上升得较高，因此甲容器中电阻产生的热量较多；两个电阻的阻值相同，通电时间相同，但电流不同，通过甲的电阻的电流大；由此可得：在电阻相同、通电时间相同的情况下，电流越大，电流产生的热量越多。
故答案为：（1）使通过甲、乙两容器中电阻的电流不同；（2）转换法；（3）甲；通电时间；电流越大。
课堂巩固训练



一、选择题。
1．（2021秋•疏附县期末）随着科学技术的发展，越来越多的用电器进入了我们的家庭，下列用电器主要利用电流的热效应工作的是（　　）
A．油烟机 B．电热扇
C．洗衣机 D．电视机
【答案】B。
【解答】解：油烟机、洗衣机工作时主要是把电能转化为机械能，电视机在工作时，主要将电能转化为光能和声能，故ACD不合题意；
电热扇工作时是把电能转化为内能，是利用电流的热效应，故B符合题意。
故选：B。
2．（2022•东城区校级模拟）下列家用电器中，将电流热效应作为工作原理的是（　　）
A．电视机 B．电热水器 C．抽油烟机 D．微波炉
【答案】B。
【解答】解：A、电视机工作时将电能转化为光能和声能，不是利用电流热效应工作，故A错误；
B、电热水器工作时将电能转化为内能，是利用电流热效应工作，故B正确；
C、抽油烟机工作时将电能转化为机械能，不是利用电流热效应工作，故C错误；
D、微波炉是利用微波加热食物的，不是利用电流热效应来工作的，故D错误。
故选：B。
3．（2021秋•宜昌期末）将规格都是“220V 100W”的一台电风扇、一台电视机和一个电热毯分别接入220V电路中正常工作，通电时间相同，下列说法中错误的是（　　）
A．它们产生的热量相同 B．它们消耗的电能相同
C．它们的工作电流相同 D．它们的实际功率相同
【答案】A。
【解答】解：三个电器都在额定电压下工作，实际功率相同都是100W，根据I＝可知，它们工作时的电流相同；根据W＝Pt可知，相同时间内电流通过三个电器做的功以及消耗的电能一样多；电风扇工作时，电能转化成内能和机械能；电视机工作时，电能转化成内能和光和声；电烙铁工作时，电能全部转化成内能，因此它们产生的热量不相同，故A错误，BCD正确。
故选：A。
4．（2021秋•瑶海区期末）将“220V 100W”的电风扇和“220V 100W”的电烙铁分别接入家庭电路中，正常工作相同时间，关于两者消耗的电能和产生的热量，下列说法正确的是（　　）
A．消耗的电能和产生的热量都一样多
B．消耗的电能一样多，但产生的热量不一样多
C．消耗的电能不一样多，但产生的热量一样多
D．消耗的电能和产生的热量都不一样多
【答案】B。
【解答】解：两个电器都在额定电压下工作，则实际功率相同都是100W，通电相同时间，由W＝Pt可知，这两个用电器在相同时间内消耗的电能相同；
电风扇工作时，电能转化为内能和机械能；电烙铁工作时，电能全部转化为内能；电器转化为的内能越大，产生的热量越多，因此相同时间内，电烙铁产生的热量最多，故B正确。
故选：B。
5．（2022•武汉模拟）如图所示是某同学设计的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，U形管中液面高度的变化反映密闭空气温度的变化。下列说法正确的是（　　）

A．通电一段时间，两个透明容器中空气内能增大是通过做功的方式改变
B．该实验装置不能探究电流通过导体产生的热量与通电时间的关系
C．若要探究电流通过导体产生的热量与电流的关系，右侧透明容器中应接入阻值是5Ω的电阻
D．若要探究电流通过导体产生的热量与电阻的关系，右侧透明容器中应接入阻值是10Ω的电阻
【答案】C。
【解答】解：
A、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温度升高，空气内能增大通过热传递的方式改变的，故A错误；
B、在实验过程中，通过开关的闭合和断开可以改变电流通过电阻的时间，能探究电流通过导体产生的热量与通电时间的关系，故B错误；
C、右侧两个电阻并联后又与左侧电阻串联，根据串并联电路的电流特点可知：通过左侧透明容器中的电阻和右侧透明容器中的电阻的电流是不同的，若要探究电流通过导体产生的热量与电流的关系，两个容器中的电阻相同，右侧透明容器中应接入阻值是5Ω的电阻，故C正确；
D、要探究电流通过导体产生的热量与电阻的关系，要控制电流相同，但右侧透明容器外的电阻有分流作用，这样电流没有相同，故D错误。
故选：C。
6．（2022•青秀区校级一模）如图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，下列说法正确的是（　　）

A．U 形管液面高度变化是因为 U 形管中液体的温度发生了变化
B．通电后，乙图中 A、B 电阻产生的热量之比是 4：1
C．图甲的装置可探究电流通过电阻产生的热量跟电流大小的关系
D．图乙的装置可探究电流通过电阻产生的热量跟电阻大小的关系
【答案】B。
【解答】解：A、电流通过导体产生的热量被容器中空气吸收，气体受热膨胀，体积变大，因此会使U形管中液面出现高度差，并不是因为U形管中液体的温度发生了变化，故A错误；
B、乙装置中，右侧两电阻并联，再与A电阻串联，由并联电路的电流特点可知：IA＝IB+I并，三个电阻的阻值相同，因此由欧姆定律可知，IB＝I并＝I，
则IA＝2I，即IA：I＝2：1，根据焦耳定律Q＝I2Rt可知A、B电阻产生的热量之比为4：1，故B正确；
C、在甲装置中，左右两容器中的电阻丝串联，通过他们的电流与通电时间相同，而左右两容器中的电阻丝的阻值不同，因此是探究电流产生的热量与电阻大小的关系，故C错误；
D、在乙装置中，右侧容器中的电阻与容器外的电阻并联后再与左侧容器中的电阻串联，根据串并联电路的电流特点可知，通过左侧容器中电阻的电流大于通过右侧容器中电阻的电流，而两容器中的电阻丝的阻值和通电时间相同，因此是研究电流产生的热量与电流的关系，故D错误。
故选：B。
7．（2022•瑶海区三模）小明利用如图所示的实验装置探究“导体产生的热量与电阻大小的关系”。甲、乙两瓶中装有质量与初温都相同的食用油。下列关于此实验装置的说法正确的是（　　）

A．实验中液体吸热的多少是通过加热时间来反映的
B．本实验也可以将两根电阻丝并联接入电路进行实验
C．实验中导体产生的热量是通过温度计示数的变化来反映的
D．只将甲、乙两瓶中的液体换成质量和初温相同的不同液体，也可以比较不同液体比热容的大小
【答案】C。
【解答】解：A、由Q＝cmΔt可知，质量相同的同种物质，物质吸热的多少与升高的温度有关，所以实验中质量与初温都相同的食用油吸热的多少是通过温度计的示数变化来反映的，故A错误；
B．实验中探究导体产生的热量与电阻大小的关系，应控制电路中的电流相等，所以应该将两个电阻串联接入电路中进行实验，而不应该是并联，故B错误；
C．通电后电流通过电阻丝做功，产生热量被食用油吸收，使食用油的温度升高，通过观察温度计的示数变化来判断电流产生的热量的多少，故C正确；
D．探究“不同物质的吸热能力”的实验，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同，则相同时间内两电阻丝上产生的热量相同，闭合开关一段时间，可以通过比较升高的温度，判断甲、乙两瓶内液体的比热容，实验装置中两个电阻丝的电阻大小不同，无法比较不同液体比热容的大小，故D错误。
故选：C。
二、填空题。
8．（2021秋•新野县期末）家用电器中，电饭煲是利用电流的 　热　效应工作的，家中的电饭煲与电视机的连接方式是 　并联　（选填“串联”或“并联”）。
【答案】热；并联。
【解答】解：（1）电饭煲工作时，消耗电能全部转化为内能，都是利用电流的热效应工作的；
（2）家庭电路中电饭煲与电视机工作时互不影响，因此连接方式是并联。
故答案为：热；并联。
9．（2022•滨州）石墨烯是一种新材料，具有优异的光学、电学、力学特性，石墨烯还具有很好的韧性，且可以弯曲。北京冬奥会运动场馆的最低温度可达﹣30℃左右，利用石墨烯制作的智能温控加热羽绒服可帮助工作人员抵御寒冷，有效提升保暖效果。可见，这种材料具有密度 　较小　（选填“较大”或“较小”）、电阻 　较小　（选填
“较大”或“较小”）的特点。

【答案】较小；较小。
【解答】解：石墨烯特殊晶体结构使其具有多项优异的物化性能，是目前电阻率最小的材料，石墨烯作填料能够有效提升涂料的导电性，利用的就是其电阻较小的特点；
其次石墨烯是一种超轻材料，故其密度很小，由此可知利用石墨烯制作的智能温控加热羽绒服可帮助工作人员抵御寒冷利用了石墨烯密度小且电阻小的特点。
故答案为：较小；较小。
10．（2022•东莞市校级三模）如图，电源电压恒为6V，若将甲、乙两个装置的导线分别接在ab上，10s内消耗电能最多的是 　甲　（选填“甲”或“乙”）装置，甲装置消耗 　72　J的电能，为了探究电流通过导体时产生热量与电流大小的关系，应该将 　乙、丙　两个装置串联后接入ab之间。

【答案】甲；72；乙、丙。
【解答】解：将甲、乙二个装置的导线分别接在ab上，根据W＝t可知，10s内电流通过电阻小的甲产生的热量最多，即甲装置消耗的电能最多；
通电10s，甲装置消耗的电能为：W＝t＝×10s＝72J；
探究电流通过导体时产生热量与电流大小的关系时，根据控制变量法可知，需要控制电阻和通电时间相同，改变导体的电阻大小，故应将乙、丙个装置串联后接入ab之间。
故答案为：甲；72；乙、丙。
三、实验探究题。
11．（2021秋•武冈市期末）探究电流通过导体产生的热量与哪些因素有关。

（1）实验中通过观察 　U形管液面高度差　的变化来比较电流通过电阻产生热量的多少吗，这是运用了 　转换　的方法。
（2）实验结论：观察图甲中的A、B管，在通电时间相等时，发现B管液面高度差较大，则表明电流通过导体产生的热量多少与 　电阻　有关。采用图乙实验装置，可以得出结论：在电阻和通电时间相同时，　电流　越大，电流产生的热量越多。
【答案】（1）U形管液面高度差；转换；（2）电阻；（3）电流。
【解答】解：
（1）电流通过导体产生热量的多少不能直接观察，但气体温度的变化可以通过U形管液面高度差的变化来反映，这种研究方法叫转换法；
（2）如图甲，两个电阻串联在电路中，电流相同，通电时间相同，电阻不同，运用控制变量法，探究电流产生热量跟电阻的关系；
在乙图中，右侧容器的外部，将一个电阻和这个容器内的电阻并联，再接入原电路，由于并联电路有分流作用，所以通过左侧容器中电阻的电流大于通过右侧容器中电阻的电流，由乙图所示的实验现象可以得到的结论是：在电阻、通电时间相同的情况下，电流越大，电流通过电阻产生的热量越多。
故答案为：（1）U形管液面高度差；转换；（2）电阻；（3）电流。
12．（2021秋•天津期末）图中为研究焦耳定律的实验装置。在两个相同的烧瓶中装满初温相同的煤油，插入两个相同的温度计，瓶中电阻丝为定值电阻，其关系为R甲＞R乙。
（1）图中的两段电阻丝连接的方式为 　串联　（选填“串联”或“并联”）；
（2）实验中，通过观察 　温度计升高的示数　来判断电流通过导体产生热量的多少；
（3）闭合开关一段时间，观察到甲瓶中煤油的温度高于乙瓶。这表明：在 　电流和通电时间　相同时，　电阻　越大，电流产生的热量越多；
（4）实验探究过程中用到两个物理研究方法是 　控制变量　法和 　转换　法。

【答案】（1）串联；（2）温度计升高的示数；（3）电流和通电时间；电阻；（4）控制变量；转换。
【解答】解：（1）根据实物图可知，电路中只有一条电流的路径，为串联电路；
（2）根据转换法可知，实验中，我们通过温度计升高的示数反应导体产生热量的多少；
（3）两个电阻串联，通电时间和电流相同，电阻的大小不同，合开关一段时间，甲瓶中的电阻的阻值大，甲瓶中煤油的温度高于乙瓶，这说明甲产生的热量多，故结论为：在电流和通电时间相同时，电阻越大，产生的热量越多；
（4）实验中采用的方法是控制变量法和转换法。
故答案为：（1）串联；（2）温度计升高的示数；（3）电流和通电时间；电阻；（4）控制变量；转换。
四、解答题。
13．（2022•汇川区四模）你知道雷击树木为什么会四分五裂吗？首先，树木是地面上相对较高的物体，在雨天雷云放电时，最先接触到的点就是树尖，雷电从树尖向下贯穿整个树干，如图所示。此时强大的电流在遇到树干时会产生强大的热量，热量会将树内水分瞬间汽化，而树内汽化后的气体需要一个突破口，这样就把树炸开成四分五裂，在炸开的同时一巨大“白气”团从树内迸出。通过上面的简单学习，请你回答下面的问题。
（1）雷电通过大树瞬间产生强大的热量，请分析产生强大的热量的原因；
（2）巨大“白气”团从树内迸出是如何形成的。

【解答】答：（1）大树容易导电，属于导体，在雨天雷云放电时，电流通过大树，电能转化为内能，产生大量的热量，是利用电流的热效应；
（2）树内的水分受热汽化成的水蒸气膨胀时把树炸裂开，对外做功，水蒸气内能减小、温度降低，液化成小水珠飘散在空中，即我们看到的“白气”团。
14．（2021•铁岭模拟）如图所示白炽灯泡是常用的普通灯泡，请你对下列问题作出简要的回答：
（1）它是利用电流的什么原理来工作的？
（2）灯丝什么时候最容易烧断？
（3）断丝的灯泡再搭上使用，是比原来暗还是亮？

【解答】解：（1）白炽灯是利用电流的热效应原理来工作的；
（2）因为开灯的瞬间灯丝的温度较低，电阻较小，根据可知，家庭电路电压220V不变时，通过的电流较大，所以开灯的瞬间灯丝很容易烧断；
（3）白炽灯灯丝断了再搭上以后，灯丝的长度变短，灯丝电阻变小，家庭电路电压220V不变，由可知，灯泡功率变大，会变亮；
故答案为：（1）电流的热效应；
（2）开灯时灯丝最容易烧断；
（3）断丝的灯泡再搭上使用，比原来亮。