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初中物理苏科版九年级全册电热器 电流的热效应练习
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这是一份初中物理苏科版九年级全册电热器 电流的热效应练习，共30页。试卷主要包含了3 电热器 电流的热效应等内容，欢迎下载使用。
第十五章 电功和电热
课时15.3 电热器 电流的热效应
一、单选题
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. 电热水壶 D. 空气净化器
2.对焦耳定律的理解，下列说法正确的是( )
A. 电流做了多少功就有多少电能转化为内能
B. 电流通过电阻产生的热量与电流成正比
C. 用电器两端的电压越大，产生的热量越多
D. 通过电阻的电流越大，产生的热量不一定越多
3.要使电热器在相同时间内产生的热量减小到原来的一半，下列措施可行的是( )
A. 电压不变，电阻变为原来的2倍 B. 将电压和电阻都变为原来的2倍
C. 电阻不变，电压变为原来的2倍 D. 电阻不变，电压减为原来的14
4.如图所示的四个电路中，电源电压U相同，R1
C. D.
5.下列现象属于利用电流热效应的是( )
A. 利用排气扇通风换气
B. 夏天家用电器长时间不使用，要定时通电驱潮
C. 电脑主机上安装小电风扇
D. 电脑显示器安装散热窗
6.如图为“探究焦耳定律”的实验装置。两个相同的烧瓶中密封初温相同、质量相等的煤油，通电一段时间后，右侧玻璃管中液面比左侧高。下列说法正确的是( )
A. 通过玻璃管中液面的高度判断电流产生热量的多少，这种方法是控制变量法
B. 该装置用于探究电流通过导体产生的热量多少与电阻大小的关系
C. 通过右侧电阻丝的电流比左侧小
D. 右侧电阻丝的阻值比左侧小
7.电烤箱工作时，其电热丝热得发红，而电烤箱连接电源的导线几乎不热，主要原因是( )
A. 通过电热丝的电流大，通过导线的电流小 B. 电热丝的电阻比导线的电阻大得多
C. 电热丝中有电流的热效应，而导线中没有 D. 以上三种原因都可能起作用
8.关于电流通过导体时产生的热量，以下说法正确的是( )
A. 根据Q=I2Rt可知，电阻越大，相同时间内产生的热量越多
B. 根据Q=U2Rt可知，电阻越大，相同时间内产生的热量越少
C. 根据Q=UIt可知，相同时间内，电流产生的热量与电阻无关
D. 根据Q=I2Rt可知，在电流一定时，电阻越大，相同时间内产生的热量越多
9.某同学组装了如图所示的实验装置来研究电流的热效应，其中甲、乙为两个完全相同的密闭容器，a、b、c为每根阻值均为5Ω的电阻丝，下列说法正确的是( )
A. 该实验装置是探究电流产生的热量与电阻大小的关系
B. 实验通电一段时间后，a、b电阻产生的热量之比是4：1
C. 通电后透明容器中电阻丝的内能增大是通过热传递方式改变的
D. 该实验装置不能探究电流产生的热量与通电时间的关系
10.在相同时间内，电阻丝甲比电阻丝乙放出的热量多，那么( )
A. 甲的电阻一定比乙的电阻大 B. 通过甲的电流一定比乙大
C. 甲两端的电压一定比乙两端的电压大 D. 甲的电功率一定比乙大
11.将规格都是“220V180W”的一台电冰箱、一台电风扇和一床电热毯，分别接入同一家庭电路中，若通电时间相同，则下列说法正确的是( )
A. 电冰箱产生的热量最多 B. 电风扇产生的热量最多
C. 电热毯产生的热量最多 D. 三者产生的热量一样多
12.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，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，下列说法不正确的是( )
A. 乙图实验装置是为了探究电流产生的热量与电流大小的关系
B. 甲图通电一段时间后，右侧U形管中液面的高度差比左侧的大
C. 甲、乙实验装置都是利用U形管中液体的热胀冷缩来反映电阻丝放出热量多少的
D. 乙图中左右两容器中电阻丝产生的热量之比为4：1
13.两个定值电阻R1、R2并联在电路中，如图甲所示，它们的电流与其两端的电压关系如图乙所示，闭合开关S，则在相同的时间内，R1，R2产生的热量之比为( )
A. 2：1 B. 1：2 C. 4：1 D. 1：4
14.如图所示，电阻R和电动机串联接到电路中，已知电阻R跟电动机线圈的电阻值相等，开关接通后，电动机正常工作，经过时间t，电流通过电阻R做功为W1，产生热量为Q1，电流通过电动机做功为W2，产生热量为Q2，则有( )
A. W1
①U形管中液面高度变化主要是由液体热胀冷缩引起的
②图甲装置能探究电流通过导体产生的热量与电阻的关系
③图乙实验过程中右边透明容器中电阻丝阻值应该等于10Ω
④用图甲中的实验结论能解释“电炉丝热得发红而与电炉丝相连的导线几乎不发热”的现象
A. ①② B. ②③ C. ②④ D. ③④
16.饮水机、电饭煲等家用电器都具有保温和加热功能．同学们设计了模拟电路，如图所示．当S1闭合、S2断开时，为保温状态；当S1、S2都闭合时，为加热状态．其中不符合上述要求的是( )
A. B.
C. D.
17.用如图所示的实验装置探究“电流通过导体时产生的热量与什么因素有关”。以下说法中不正确的是( )
A. 观察温度计的示数比较电流产生的热量
B. 该实验装置可以探究通电时间一定时，导体产生的热量与电阻的关系
C. 该实验装置还可以探究通电时间一定时，导体产生的热量与电流的关系
D. 甲、乙两瓶中可以装质量相同的不同液体
18.某型号的电热毯有高温和低温两个挡，其内部电路原理图和主要参数如图和表所示，R1是发热体，以下说法正确的是( )
额定电压
220V
高温发热功率
121W
低温发热功率
44W
交流频率
50Hz
A. 当S闭合时是低温挡
B. 发热体的电阻是40Ω
C. 在低温挡工作1min发热体产生的热量是44J
D. 实际电压为200V时，高温挡实际发热功率是100W
19.下面是小刚家电火锅铭牌的部分信息，小刚家电能表的示数如图所示。把电火锅接在家庭电路中使用时，下列说法错误的是( )
额定电压
220V
频率
50Hz
额定功率
高挡
2000W
中挡
1200W
低挡
800W
A. 电火锅是利用电流的热效应工作的
B. 若家中只接入电火锅在高挡正常工作30min，电能表示数将变成7326.6kW⋅h
C. 电火锅在低挡正常工作时电热丝阻值比高挡正常工作时小
D. 电火锅在中挡正常工作10min，消耗的电7.2×105J
20.如图是甲、乙两定值电阻的U−I图像。根据图像信息，下列说法正确的是( )
A. 两定值电阻阻值的关系是R甲
21.两个定值电阻R1和R2，已知R1=3R2.若将它们串联在电路中，保持电源电压不变，则R1和R2两端的电压之比是______；在相同时间内，电流通过R1和R2产生的热量之比是______。
22.如图是探究电流通过导体产生的热量与______关系的实验装置。实验中用U形管内液面的______反映导体产生热量的多少，通电一段时间后，容器______(选填“甲”或“乙”)内电阻丝产生的热量较多。
23.如图所示，这是小明同学刚买的干鞋器，其电阻为2200Ω，正常工作时的电流为0.1A，把它放入鞋内，通电后可以起到干燥、杀菌、除臭的作用，这是利用电流热效应工作的，物理学家______最先精确确定了电流产生的热量与电流、电阻和通电时间的关系，干鞋器正常工作10min产生的热量是______J。
24.如图所示，电源电压为12V，R1=30Ω，R2=20Ω，电阻R1消耗的电功率为_______W，通电1min后，R2所产生的热量为________J。
25.有一种电热水壶有“烧水”和“保温”两个挡，如图所示是其内部简化电路图，已知R0=44Ω，R1=1056Ω，当S接1时，电热水壶处于______ (选填“烧水”和“保温”)挡，当S接2时，通电2min该电热水壶产生的热量是______ J。
26.两个电阻A和B，在一定温度下，电流与其两端电压的关系如图所示，A电阻为______Ω，将他们并联后接在电压为2.5V的电源上，通过它们的总电流是______A，这时A电阻在1s内所产生的热量是______ J。
27.如图所示，电源电压恒为12 V，闭合开关S，当滑动变阻器的阻值为10 Ω时，电压表的示数为10 V，此时电动机正常工作，则滑动变阻器的功率是__________W；若电动机内部线圈的电阻为2 Ω，则通电5 min，电流通过电动机内部线圈产生的热量是__________J。
28.一灯泡标有“6 V 3 W”的字样，现有8 V的电源，要使小灯泡正常发光，应该给小灯泡______(选填“串”或“并”)联一个________Ω的电阻，该电阻通电20s产生的热量是___J。(不考虑灯泡电阻受温度的影响)
29.将两根外形相同、材料不同的电阻丝按如图的连接方式接入电路中，R1>R2，分别通过R1、R2的电流I1______I2，并将两根完全相同的火柴头分别放在两电阻丝上，闭合开关一段时间后，发现______上的火柴头先燃烧。
30.在如图所示电路中，电源电压为6V，R1=4Ω，闭合开关S后，电压表示数为2V，则电流表的示数为______A。电阻R2两端电压为______V，电阻R1工作1min产生的热量为______J。
31.如图所示的电路，电源电压为6V，电阻R的阻值是10Ω，电动机线圈电阻为2Ω。当电动机正常转动时，电流表的示数为0.2A，正常工作10s，电动机消耗的电能是______J，线圈产生的热量是______J。
32.如图所示，电源电压恒为6V，定值电阻R1=10Ω。闭合开关S，电流表A2的示数为0.9A，则电流表A1的示数为______，1min内电流通过电阻R2产生的热量为______J。
33.如图是两挡空气炸锅内部加热部分的简化电路，R1、R2均为发热体，将开关S置于1、2两位置时，空气炸锅处于不同的挡位。已知两挡空气炸锅的高温挡功率为1000W，R2阻值为110Ω。当开关S置于2位置时，空气炸锅处于______挡(选填“高温”或“低温”)，此时电路中的电流是______A；高温挡正常工作30min产生的热量是______J，这些热量能使质量为______kg的水从20℃加热到沸腾(1个标准大气压下，结果保留一位小数)。
34.甲、乙两地之间沿直线架设了两条输电线，输电线的线芯用铜导线，是为了减少因电流的________效应而损失的电能。已知每条输电线每千米的电阻为0.2Ω，现输电线在某处发生了短路，为了确定短路的位置，检修员在甲地将电流表接入如图所示的电路，电压表应接在________(选填“AB”或“CD”)两点之间。若电压表和电流表的示数分别为4V和0.5A，则短路的位置距离甲地________km。
三、实验探究题
35.如图是探究电流通过导体产生热的多少跟什么因素有关的实验装置，将四段电阻丝a、b、c、d分别密封在完全相同的盒内，盒内封闭一定量的空气，其中图乙中另取5Ω电阻在盒外与盒内电阻并联。
(1)在实验中电流通过电阻产生热量的多少是通过观察______来比较的。
(2)图甲可探究电流产生的热量与______的关系，图乙可探究电流产生的热量与______的关系。
(3)物理研究方法有很多，本实验运用了两种方法：一是______法；二是______法。以下实验中，同样也采用了这两种实验方法的实验有：______。(选填：A.探究串联电路的电流规律；B.探究并联电路的电压规律；C.探究影响电阻大小的因素；D.探究电流与电阻的关系)
(4)通电一段时间，发现其中一个U形管液面高度几乎不变，则出现该现象的原因可能是________________。
36.如图所示，物理实验小组探究“电流通过导体产生热的多少与什么因素有关”的实验装置。两个透明容器中封闭着等量的空气，且都有一段电阻丝。将透明容器与U形管相连，接入电路。
(1)组装之前，U形管内注入适量红墨水，U形管______(选填“属于”或“不属于”)连通器；
(2)图甲是探究在通电时间相同和______相同的情况下，导体产生的热量与______大小是否有关的装置；
(3)实验中通过观察______的变化反映电流产生的热量多少，在研究许多物理问题时都会用到这种方法，该研究实例采用研究方法是______；(选填“控制变量法”或“转换法”)
(4)由图乙所示，电流表的示数为______A，在这种情况下，右侧容器中R=10Ω定值电阻在10s内产生的热量是______J；
(5)某实验小组发现通电一段时间后，其中一个U形管中的液面高度几乎不变，发生此现象的原因可能是__________________________________________。
四、计算题
37.如图所示的电路中，电源两端电压保持不变，电阻丝R1的阻值为10Ω。当开关S闭合后，电压表的示数为2V，电流表的示数为0.4A。求：
(1)R2的阻值；
(2)电源两端的电压；
(3)通电10s电阻丝R1产生的热量。
38.如图是某家用电热水器的电路图，温控开关S1可根据水温自动切换加热和保温两种状态，R1、R2是发热电阻。热水器主要参数如表。[水的比热容为4.2×103J/(kg⋅℃)]
额定电压
220V
容积
30L
加热功率
2000W
保温功率
800W
(1)R2的阻值为多大？
(2)水箱中装有质量为20kg，初温为25℃的水，加热使温度升高到55℃，水需要吸收多少热量？
(3)加热状态下，水温升高到55℃时，热水器正常工作了35min，求加热效率是多少？
答案与解析
一、单选题
39.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. 电热水壶 D. 空气净化器
【答案】C
【解析】 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，A不符合题意；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，B不符合题意；电热水壶工作时，电能转化为内能，是利用电流的热效应，C符合题意；空气净化器的主要部件是电动机，其工作时主要是电能转化为机械能，不是利用电流的热效应工作的，D不符合题意。故选C。
40.对焦耳定律的理解，下列说法正确的是( )
A. 电流做了多少功就有多少电能转化为内能
B. 电流通过电阻产生的热量与电流成正比
C. 用电器两端的电压越大，产生的热量越多
D. 通过电阻的电流越大，产生的热量不一定越多
【答案】D
【解析】焦耳定律的内容：电流通过导体产生的热量，跟电流的平方成正比，跟导体的电阻成正比，跟通电时间成正比。电流通过导体做了多少功就有多少电能转化为其他形式的能，故A错误；由焦耳定律可知，电流通过电阻产生的热量与电流的平方成正比，故B错误；用电器两端的电压越大，在相等时间内消耗的电能越多，故C错误；由焦耳定律可知，由于时间和电阻不确定，所以通过电阻的电流越大，产生的热量不一定越多，故D正确。故选D。
41.要使电热器在相同时间内产生的热量减小到原来的一半，下列措施可行的是( )
A. 电压不变，电阻变为原来的2倍 B. 将电压和电阻都变为原来的2倍
C. 电阻不变，电压变为原来的2倍 D. 电阻不变，电压减为原来的14
【答案】A
【解析】略
42.如图所示的四个电路中，电源电压U相同，R1
C. D.
【答案】D
【解析】(1)两个电阻串联时，总电阻等于各分电阻之和，即总电阻越串越大，大于任何一个分电阻；
并联时，总电阻的倒数等于各分电阻倒数之和，即总电阻越并越小，小于任何一个分电阻；
所以A、B、C、D四个电路两端电压相等，电阻关系为RC>RB>RA>RD。
(2)电源电压U和时间t相同，根据Q=U2Rt可知，总共放出的热量关系为QC
43.下列现象属于利用电流热效应的是( )
A. 利用排气扇通风换气
B. 夏天家用电器长时间不使用，要定时通电驱潮
C. 电脑主机上安装小电风扇
D. 电脑显示器安装散热窗
【答案】B
【解析】A、排气扇主要是靠电动机工作，故在电动机上产生的电热是有害的。不符合题意
B、夏天家用电器长时间不使用，要定时通电驱潮，这是利用电流产生热，即电流的热效应，故符合题意；
C、电脑主机上安装小电风扇主要是靠电动机工作，故此时产生的电热也是有害的。不符合题意
D、电脑显示器所产生的电热是有害的，所以安装散热窗是通过加快空气的流动而加快电热的散失。
故选：B。
44.如图为“探究焦耳定律”的实验装置。两个相同的烧瓶中密封初温相同、质量相等的煤油，通电一段时间后，右侧玻璃管中液面比左侧高。下列说法正确的是( )
A. 通过玻璃管中液面的高度判断电流产生热量的多少，这种方法是控制变量法
B. 该装置用于探究电流通过导体产生的热量多少与电阻大小的关系
C. 通过右侧电阻丝的电流比左侧小
D. 右侧电阻丝的阻值比左侧小
【答案】B
【解析】A、通过玻璃管中液面的高度判断电流产生热量的多少，这属于转换法，故A错误；
BC、由图知，两电阻丝串联，根据串联电路的电流特点可知，各处的电流是相同的；通过电阻丝的电流和通电时间均相同，由于左右两侧电阻丝的阻值不同，所以探究的是电流通过导体产生的热量多少与电阻大小的关系，故B正确，C错误；
D、两个相同的烧瓶中密封初温相同、质量相等的煤油，通电一段时间后，右侧玻璃管中液面比左侧高，说明电流通过右侧电阻丝产生的热量多；电流和通电时间均相同，根据焦耳定律Q=I2Rt可知，右侧电阻丝的阻值大，故D错误。
故选：B。
45.电烤箱工作时，其电热丝热得发红，而电烤箱连接电源的导线几乎不热，主要原因是( )
A. 通过电热丝的电流大，通过导线的电流小 B. 电热丝的电阻比导线的电阻大得多
C. 电热丝中有电流的热效应，而导线中没有 D. 以上三种原因都可能起作用
【答案】B
【解析】电炉在使用时，电热丝和导线串联，I电热丝=I导线，通电时间t相同，根据Q=I2Rt可知，由于R电热丝>R导线，则电流产生的热量：Q电热丝>Q导线，从而出现电热丝热得发红，但跟电热丝连接的导线几乎不热的现象，故ACD错、B正确。
故选：B。
46.关于电流通过导体时产生的热量，以下说法正确的是( )
A. 根据Q=I2Rt可知，电阻越大，相同时间内产生的热量越多
B. 根据Q=U2Rt可知，电阻越大，相同时间内产生的热量越少
C. 根据Q=UIt可知，相同时间内，电流产生的热量与电阻无关
D. 根据Q=I2Rt可知，在电流一定时，电阻越大，相同时间内产生的热量越多
【答案】D
【解析】由Q=I2Rt可知，电流做功产生热量的多少与电路中的电流、导体电阻及通电时间成正比，不能单纯以电阻、电流的大小判断电流做功产生热量的多少，只有在电流一定时，导体的电阻越大，相同时间内产生的热量才越多；在Q=U2Rt中，电流做功产生热量的多少与电路两端的电压的平方和通电时间成正比，与导体电阻成反比，不能单纯以电压的高低、电阻的大小判断电流做功产生热量的多少；在Q=UIt中，电流的大小取决于导体电阻的大小．因此A、B、C选项说法都不正确．
故选：D。
47.某同学组装了如图所示的实验装置来研究电流的热效应，其中甲、乙为两个完全相同的密闭容器，a、b、c为每根阻值均为5Ω的电阻丝，下列说法正确的是( )
A. 该实验装置是探究电流产生的热量与电阻大小的关系
B. 实验通电一段时间后，a、b电阻产生的热量之比是4：1
C. 通电后透明容器中电阻丝的内能增大是通过热传递方式改变的
D. 该实验装置不能探究电流产生的热量与通电时间的关系
【答案】B
【解析】A、要探究电流产生的热量与电阻的关系，需要控制电流相同，电阻大小不同，图中电阻大小相同，电流不同，不能探究电流产生的热量与电阻的关系，故A错误；
B、图中，a电阻丝与另一电阻丝并联，故a、b电阻丝的电阻和通电时间相同，流过a电阻的电流是流过b电阻的电流的2倍，Q=I2Rt可知，a电阻产生热量是b电阻产生热量的4倍，即a、b电阻产生的热量之比为4：1，故B正确；
C、通电后透明容器中电阻丝中的电流做功，将电能转化为内能，电阻丝的内能增大，即通过做功方式改变内能的，故C错误；
D、探究电流通过导体产生的热的多少与通电时间的关系，要控制I与R相同，改变时间，图中两个容器任一个都可做为研究对象，比较两管液面高度即可，故D错误。
故选：B。
48.在相同时间内，电阻丝甲比电阻丝乙放出的热量多，那么( )
A. 甲的电阻一定比乙的电阻大 B. 通过甲的电流一定比乙大
C. 甲两端的电压一定比乙两端的电压大 D. 甲的电功率一定比乙大
【答案】D
【解析】电阻丝是纯电阻用电器，通电时产生的热量与电流所做的功相等，计算电流产生的热量的公式有：Q=W=Pt=UIt=I2Rt=U2Rt；
AB、由Q=I2Rt可知，只知道时间和热量的关系，不确定电阻或电流的关系，因此无法比较电流或电阻的关系，故AB错误；
C、由Q=U2Rt可知，只知道时间和热量的关系，不确定电阻关系，因此无法比较电压的关系，故C错误；
D、由Q=W=Pt可知，时间一定时，放出热量多的功率大，所以甲的电功率一定比乙大，故D正确。
故选：D。
49.将规格都是“220V180W”的一台电冰箱、一台电风扇和一床电热毯，分别接入同一家庭电路中，若通电时间相同，则下列说法正确的是( )
A. 电冰箱产生的热量最多 B. 电风扇产生的热量最多
C. 电热毯产生的热量最多 D. 三者产生的热量一样多
【答案】C
【解析】接在家庭电路中，U=220V，三种用电器的实际功率：P实=P额=180W；
W=Pt，用电器工作时间t相等，三种用电器消耗的电能相同；
电冰箱与电风扇工作时，主要把电能转化为机械能，产生的热量很小，
电热毯工作时电热丝产生热量，把电能全部转化为热量；产生热量最多的是电热毯。
故选：C。
50.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，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，下列说法不正确的是( )
A. 乙图实验装置是为了探究电流产生的热量与电流大小的关系
B. 甲图通电一段时间后，右侧U形管中液面的高度差比左侧的大
C. 甲、乙实验装置都是利用U形管中液体的热胀冷缩来反映电阻丝放出热量多少的
D. 乙图中左右两容器中电阻丝产生的热量之比为4：1
【答案】C
【解析】A、乙图实验装置中两个5Ω的电阻并联后再与一个5Ω的电阻串联，根据串联电路的电流特点可知，右边两个电阻的总电流和左边电阻的电流相等，即I右=I左，两个5Ω的电阻并联，根据并联电路的电流特点知I右=I1+I2，两电阻的阻值相等，则支路中电流相等，即I1=I2，右边容器中通过电阻的电流是左侧通过电流的一半，左右侧两容器内电阻相同，所以该装置是研究电流产生的热量与电流的关系，故A正确；
B、甲图中两个电阻串联接入电路，通过两电阻的电流相等，右边容器内的电阻比左边大，由Q=I2Rt，右边容器中的电阻产生的热量多，温度升得较快；通电一段时间后，右侧U形管中液面的高度差大，故B正确；
C、该实验装置是利用U形管中空气的热胀冷缩来反应热的多少，虽然产生热量的多少不能直接观察，但可以通过U形管液面高度差的变化来反映，故C错误；
D、根据串联电路的电流特点可知，右边两个电阻的总电流和左边电阻的电流相等，即I右=I左，两个5Ω的电阻并联，根据并联电路的电流特点知I右=I1+I2，两电阻的阻值相等，则支路中电流相等，即I1=I2=12I右，
根据Q=I2Rt可得右边电阻产生的热量Q右=(I右)2Rt，左边电阻产生的热量Q左=(I1)2Rt=(12I右)2Rt
则：Q右Q左=(I右)2Rt(12I右)2Rt=4：1，故D正确。
故选：C。
51.两个定值电阻R1、R2并联在电路中，如图甲所示，它们的电流与其两端的电压关系如图乙所示，闭合开关S，则在相同的时间内，R1，R2产生的热量之比为( )
A. 2：1 B. 1：2 C. 4：1 D. 1：4
【答案】A
【解析】由图可知，该电路为并联电路，电压是相同的，由图乙可知，电压相同，通过R1、R2的电流之比为2：1；根据I=UR可知，R1、R2的电阻之比为1：2；
通电时间相同，电压相同，根据焦耳定律公式Q=U2Rt可知，产生的热量与电阻成反比，故热量之比为2：1。
故选：A。
52.如图所示，电阻R和电动机串联接到电路中，已知电阻R跟电动机线圈的电阻值相等，开关接通后，电动机正常工作，经过时间t，电流通过电阻R做功为W1，产生热量为Q1，电流通过电动机做功为W2，产生热量为Q2，则有( )
A. W1
【解析】电阻R和电动机串联接到电路中，开关接通后，根据串联电路的电流特点可知：通过电阻R和电动机的电流相等；已知电阻R跟电动机线圈的电阻值相等，根据焦耳定律Q=I2Rt可知：Q1=Q2；故C、D错误；对电阻R来说，电流所做的功W1=Q1，电动机正常工作时是非纯电阻用电器，消耗的电能一部分转化为内能、大部分转化为机械能，则电流所做的功(消耗的电能)大于电流产生的热量，即：W2>Q2，所以，W1
53.在“探究电流通过导体产生的热量与哪些因素有关”的实验中，某同学采用了如图甲、乙所示的实验装置(两个透明容器中封闭着等量的空气)。下列说法正确的是( )
①U形管中液面高度变化主要是由液体热胀冷缩引起的
②图甲装置能探究电流通过导体产生的热量与电阻的关系
③图乙实验过程中右边透明容器中电阻丝阻值应该等于10Ω
④用图甲中的实验结论能解释“电炉丝热得发红而与电炉丝相连的导线几乎不发热”的现象
A. ①② B. ②③ C. ②④ D. ③④
【答案】C
【解析】A、U形管内液面高度变化是由容器内气体受热膨胀引起的，故①错误；
B、由图甲可知，两阻值不同的电阻丝串联，通过两电阻丝的电流相同，探究的电流通过导体产生热量跟导体的电阻是否有关，故②正确；
C、乙实验是研究电流产生的热量与电流的关系，通过它们的电流不同、通电时间都相同和电阻要相同，右边容器中的电阻要等于左边容器中的电阻5Ω，故③错误；
D、图甲中两电阻串联，电阻不同，通过两电阻的电流相同，10Ω电阻产生的热量更多，电炉丝与和它相连的导线也是电阻不同，电流相同，电炉丝电阻更大，产生的热量更多，故④正确；
故选：C。
54.饮水机、电饭煲等家用电器都具有保温和加热功能．同学们设计了模拟电路，如图所示．当S1闭合、S2断开时，为保温状态；当S1、S2都闭合时，为加热状态．其中不符合上述要求的是( )
A. B.
C. D.
【答案】D
【解析】略
55.用如图所示的实验装置探究“电流通过导体时产生的热量与什么因素有关”。以下说法中不正确的是( )
A. 观察温度计的示数比较电流产生的热量
B. 该实验装置可以探究通电时间一定时，导体产生的热量与电阻的关系
C. 该实验装置还可以探究通电时间一定时，导体产生的热量与电流的关系
D. 甲、乙两瓶中可以装质量相同的不同液体
【答案】C
【解析】A、通电后电流通过电阻丝做功，产生热量被液体吸收，使液体的温度升高，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A正确；
B、由图示实验可知，两阻值不同的电阻丝串联，通过电阻丝的电流与通电时间相等而电阻阻值不同，此装置可以探究电流产生的热量与电阻的关系，故B正确；
C、由图可知，两瓶中的电阻丝是串联起来接到电源上的，串联电路中电流处处相等，所以该实验装置不能导体产生的热量与电流的关系，故C错误；
D、甲、乙两瓶中可以装质量相同的不同液体，可以探究电流通过导体时产生热量与什么因素有关故D正确。
故选：C。
56.某型号的电热毯有高温和低温两个挡，其内部电路原理图和主要参数如图和表所示，R1是发热体，以下说法正确的是( )
额定电压
220V
高温发热功率
121W
低温发热功率
44W
交流频率
50Hz
A. 当S闭合时是低温挡
B. 发热体的电阻是40Ω
C. 在低温挡工作1min发热体产生的热量是44J
D. 实际电压为200V时，高温挡实际发热功率是100W
【答案】D
【解析】(1)当开关S闭合时，电阻R2被短路，电路中只有R1，电阻较小，根据P=U2R知电路的总功率较大，处于高温挡；
当开关S断开时，两电阻串联，电路的总电阻较大，根据P=U2R电路的总功率较小，处于低温挡，故A错误；
(2)开关S闭合时，电路中只有R1，根据P=U2R知R1的电阻为：R1=U2P高温=(220V)2121W=400Ω，故B错误；
(3)根据P=UI知低温时的电流为：I=P低温U=44W220V=0.2A，
在低温挡工作1min发热体产生的热量为：Q=I2R1t=(0.2A)2×400Ω×60s=960J，故C错误；
(4)根据P=U2R知实际电压为200V时高温挡实际发热功率为：P高'=U实2R=(200V)2400Ω=100W，故D正确。
故选：D。
57.下面是小刚家电火锅铭牌的部分信息，小刚家电能表的示数如图所示。把电火锅接在家庭电路中使用时，下列说法错误的是( )
额定电压
220V
频率
50Hz
额定功率
高挡
2000W
中挡
1200W
低挡
800W
A. 电火锅是利用电流的热效应工作的
B. 若家中只接入电火锅在高挡正常工作30min，电能表示数将变成7326.6kW⋅h
C. 电火锅在低挡正常工作时电热丝阻值比高挡正常工作时小
D. 电火锅在中挡正常工作10min，消耗的电7.2×105J
【答案】C
【解析】解：A、电火锅工作的时候把电能转化为内能，所以电火锅是利用电流的热效应工作的，故A正确；
B、由P=Wt可知，电火锅在高挡正常工作30min消耗的电能：W=P高t=2000×10−3kW×3060h=1kW⋅h；
电能表的读数：数字方框中最后一位是小数，单位是kW⋅h，所以电能表原来的示数为7325.6kW⋅h，则电能表后来的示数为7325.6kW⋅h+1kW⋅h=7326.6kW⋅h，故B正确；
C、电火锅在低挡正常工作时和高挡正常工作时的电压相同，根据P=UI=U2R可知，电火锅在低挡正常工作时电热丝阻值比高挡正常工作时大，故C错误；
D、由P=Wt可知，电火锅在中挡正常工作10min，消耗的电能：W'=P中t'=1200W×10×60s=7.2×105J，故D正确。
故选：C。
58.如图是甲、乙两定值电阻的U−I图像。根据图像信息，下列说法正确的是( )
A. 两定值电阻阻值的关系是R甲
【解析】A、由图可知当甲、乙两定值电阻两端的电压相等时，通过电阻甲的电流小于通过电阻乙的电流，由I=UR可知甲的阻值大于乙的阻值，即R甲>R乙，故A错误；
B、两定值电阻串联接入电路中时，串联电路各处电流相等，通过它们的电流关系是I甲=I乙，故B错误；
C、两定值电阻并联接入电路中时，并联电路各并联支路两端电压相等，由图可知当甲、乙两定值电阻两端的电压相等时，电阻甲的电流小于通过电阻乙的电流，由P=UI可得它们消耗的电功率关系是P甲
二、填空题
59.两个定值电阻R1和R2，已知R1=3R2.若将它们串联在电路中，保持电源电压不变，则R1和R2两端的电压之比是______；在相同时间内，电流通过R1和R2产生的热量之比是______。
【答案】3：1 3：1
【解析】两电阻串联时，串联电路中各处的电流相等，根据欧姆定律可得：U1U2=IR1IR2=R1R2=31；
在相同时间内，电流通过R1和R2产生的热量之比：Q1Q2=I2R1tI2R2t=R1R2=31。
故答案为：3：1；3：1。
60.如图是探究电流通过导体产生的热量与______关系的实验装置。实验中用U形管内液面的______反映导体产生热量的多少，通电一段时间后，容器______(选填“甲”或“乙”)内电阻丝产生的热量较多。
【答案】电流； 高度差； 甲
【解析】装置中乙容器中两个5Ω的电阻并联后再与甲容器中一个5Ω的电阻串联，根据串联电路的电流特点可知，右端两个电阻的总电流和左端的电阻电流相等，即I右=I左，乙容器中两个5Ω的电阻并联，根据并联电路的电流特点知I右=I1+I2，两电阻阻值相等，则支路中电流相等，I1=I2，所以右边容器中的通过电阻的电流是左侧通过电流的一半，即是研究电流产生的热量与电流的关系；
据实验装置可知，电流通过导体产生热量使容器中的空气受热膨胀，从而导致U形管中的液面会发生变化，虽然产生热量的多少不能直接观察，但可以通过U形管液面高度差的变化来反映电流通过导体产生热量的多少，这种研究方法叫转换法；
根据Q=I2Rt可知，在电阻和通电时间相同的情况下，电流越大，电流产生的热量越多，由串、并联电路电流的规律可知通过容器甲内电阻丝的电流较大，故其产生的热量较多。
61.如图所示，这是小明同学刚买的干鞋器，其电阻为2200Ω，正常工作时的电流为0.1A，把它放入鞋内，通电后可以起到干燥、杀菌、除臭的作用，这是利用电流热效应工作的，物理学家______最先精确确定了电流产生的热量与电流、电阻和通电时间的关系，干鞋器正常工作10min产生的热量是______J。
【答案】焦耳 1.32×104
【解析】英国物理学家焦耳首先精确确定了电流产生的热量与电流、电阻和通电时间的关系，即：Q=I2Rt；
干鞋器正常工作10min产生的热量Q=I2Rt=(0.1A)2×2200Ω×10×60s=1.32×104J；
故答案为：焦耳；1.32×104。
62.如图所示，电源电压为12V，R1=30Ω，R2=20Ω，电阻R1消耗的电功率为_______W，通电1min后，R2所产生的热量为________J。
【答案】4.8；432
【解析】由电路图可知，两电阻并联接在电源两端；通过R1的电流为：I1=UR1=12V30Ω=0.4A；则R1消耗的电功率为P1=UI1=12V×0.4A=4.8W;通过R2的电流为：I2=UR2=12V20Ω=0.6A；通电1min后R2所产生的热量为：Q=I22R2t=(0.6A)2×20Ω×60s=432J。
63.有一种电热水壶有“烧水”和“保温”两个挡，如图所示是其内部简化电路图，已知R0=44Ω，R1=1056Ω，当S接1时，电热水壶处于______ (选填“烧水”和“保温”)挡，当S接2时，通电2min该电热水壶产生的热量是______ J。
【答案】保温；42240
【解析】解：(1)由电路图可知，当开关S置于“1”档时，两电阻串联，电路电阻最大，电源电压一定，由P=U2R可知，电饭锅电功率最小，处于保温状态；
(2)当开关S置于“2”档时，R1被短路，只有R0接入电路，电路电阻最小，电饭锅电功率最大，处于加热状态，此时电路中电流：I=UR0=220V44Ω=5A；
通电1min电路产生的热量：Q=I2R0t=(4A)2×44Ω×60s=42240J。
故答案为：保温；42240。
64.两个电阻A和B，在一定温度下，电流与其两端电压的关系如图所示，A电阻为______Ω，将他们并联后接在电压为2.5V的电源上，通过它们的总电流是______A，这时A电阻在1s内所产生的热量是______ J。
【答案】5；0.75；1.25
【解析】解：(1)由图象可知：对于元件A电阻当UA=1.5V时，IA=0.3A，
由欧姆定律得：RA=UAIA=1.5V0.3A=5Ω；
(2)当将A和B并联后接在电压为2.5V的电源上时，由图可知：A的电流是0.5A，B的电流是0.25A，
A和B并联在电路中，干路电流等于各支路的电流之和，干路电流是I=IA+IB=0.5A+0.25A=0.75A。
(3)电阻A在1s内产生的热量QA=WA=UIAt=2.5V×0.5A×1s=1.25J。
故答案为：5；0.75；1.25。
65.如图所示，电源电压恒为12 V，闭合开关S，当滑动变阻器的阻值为10 Ω时，电压表的示数为10 V，此时电动机正常工作，则滑动变阻器的功率是__________W；若电动机内部线圈的电阻为2 Ω，则通电5 min，电流通过电动机内部线圈产生的热量是__________J。
【答案】0.4；24
【解析】(1)由电路图可知，电压表测电动机两端电压，串联电路两端电压等于各部分电路两端电压之和，滑动变阻器两端电压UR=U−U1=12V−10V=2V，则I=URR =2V10Ω=0.2A，则滑动变阻器消耗的功率PR=URI=2V×0.2A=0.4W；(2)由焦耳定律得：电动机内部线圈产生的热量Q=I2R1t=(0.2A)2×2Ω×5×60s=24J。
故答案为：0.4；24。
66.一灯泡标有“6 V 3 W”的字样，现有8 V的电源，要使小灯泡正常发光，应该给小灯泡______(选填“串”或“并”)联一个________Ω的电阻，该电阻通电20s产生的热量是___J。(不考虑灯泡电阻受温度的影响)
【答案】串；4；20
【解析】灯泡正常发光时的电压UL=6V，功率PL=3W，要使灯泡接到8V的电源上时正常发光，应串联一个电阻R分压，因串联电路中总电压等于各分电压之和，所以，串联电阻两端的电压：UR=U−UL=8V−6V=2V，因串联电路中各处的电流相等，所以，由P=UI可得，灯泡正常工作时电路中的电流：I=IL=PLUL=3W6V=0.5A，由I=UR可得，串联电阻的阻值：R=URIR=URI=2V0.5A=4Ω；
该电阻通电20s产生的热量是Q=I2Rt=0.5A2×4Ω×20s=20J。
故答案为：串；4；20。
67.将两根外形相同、材料不同的电阻丝按如图的连接方式接入电路中，R1>R2，分别通过R1、R2的电流I1______I2，并将两根完全相同的火柴头分别放在两电阻丝上，闭合开关一段时间后，发现______上的火柴头先燃烧。
【答案】= ； R1
【解析】解：由图知，两电阻丝、开关依次连接在电源两极上，即两电阻丝串联，
因为串联电路中电流处处相等，所以通过R1、R2的电流I1=I2；
由题知，R1>R2，根据Q=I2Rt可知，相同时间R1产生的热量多，温度高，所以R1上的火柴头先燃烧。
故答案为：=；R1。
68.在如图所示电路中，电源电压为6V，R1=4Ω，闭合开关S后，电压表示数为2V，则电流表的示数为______A。电阻R2两端电压为______V，电阻R1工作1min产生的热量为______J。
【答案】0.5；4；60
【解析】解：(1)当开关S，两电阻串联，电流表测电路中的电流，电压表测量R1两端电压；
电流表的示数：I=U1R1=2V4Ω=0.5A；因为串联电路两端电压等于各部分电压之和，所以R2两端电压：U2=U−U1=6V−2V=4V；
(2)电阻R1工作1min产生的热量：Q1=I2R1t=(0.5A)2×4Ω×1×60s=60J。
故答案为：0.5；4；60。
69.如图所示的电路，电源电压为6V，电阻R的阻值是10Ω，电动机线圈电阻为2Ω。当电动机正常转动时，电流表的示数为0.2A，正常工作10s，电动机消耗的电能是______J，线圈产生的热量是______J。
【答案】8 ； 0.8
【解析】解：由图知电动机与电阻R串联，电流表测量电路中的电流，由I=UR可得定值电阻R两端电压：UR=IR=0.2A×10Ω=2V，串联电路电压的规律可知电动机两端电压：UM=U−UR=6V−2V=4V，
正常工作10s，电动机消耗的电能：W=UMIt=4V×0.2A×10s=8J；此时线圈产生的热量：Q=I2RMt=(0.2A)2×2Ω×10s=0.8J。
故答案为：8；0.8。
70.如图所示，电源电压恒为6V，定值电阻R1=10Ω。闭合开关S，电流表A2的示数为0.9A，则电流表A1的示数为______，1min内电流通过电阻R2产生的热量为______J。
【答案】0.6A ； 108
【解析】由电路图可知，两电阻并联，电流表测量通过R1的电流，电流表测量干路中的电流。
因为并联电路各支路两端的电压相等，等于电源电压，
所以R1、R2两端的电压为：U1=U2=U=6V，通过R1的电流，即电流表A1的示数为：I1=U1R1=6V10Ω=0.6A；
电流表A2的示数为0.9A，即干路中的电流为I=0.9A，因为并联电路干路中的电流等于各支路电流之和，
所以通过R2的电流为：I2=I−I1=0.9A−0.6A=0.3A，则1min内电流通过电阻R2产生的热量为：Q=I22R2t=U2I2t=6V×0.3A×1×60s=108J。
故答案为：0.6A；108。
71.如图是两挡空气炸锅内部加热部分的简化电路，R1、R2均为发热体，将开关S置于1、2两位置时，空气炸锅处于不同的挡位。已知两挡空气炸锅的高温挡功率为1000W，R2阻值为110Ω。当开关S置于2位置时，空气炸锅处于______挡(选填“高温”或“低温”)，此时电路中的电流是______A；高温挡正常工作30min产生的热量是______J，这些热量能使质量为______kg的水从20℃加热到沸腾(1个标准大气压下，结果保留一位小数)。
【答案】低温； 2 ； 1.8×106 ； 5.4
【解析】(1)当开关S置于1时，R1、R2并联；当开关S置于2时，只有R2工作；
所以当开关S置于2位置时，只有R2工作，电路中的电阻最大，根据P=U2R可知，此时的电功率最小，空气炸锅处于低温挡；低温挡时，电路中的电流：I=UR1=220V110Ω=2A；
(2)由P=Wt可知，高温挡正常工作30min产生的热量：Q放=W=P高温t'=1000W×30×60s=1.8×106J；
(3)根据题意可知，水吸收的热量：Q吸=Q放=1.8×106J，一个标准大气压下，水的沸点是100℃，
由Q吸=cm(t−t0)可知，水的质量：m=Q吸c(t−t0)=1.8×106J4.2×103J/(kg⋅℃)×(100℃−20℃)≈5.4kg。
故答案为：低温； 2； 1.8×106； 5.4。
72.甲、乙两地之间沿直线架设了两条输电线，输电线的线芯用铜导线，是为了减少因电流的________效应而损失的电能。已知每条输电线每千米的电阻为0.2Ω，现输电线在某处发生了短路，为了确定短路的位置，检修员在甲地将电流表接入如图所示的电路，电压表应接在________(选填“AB”或“CD”)两点之间。若电压表和电流表的示数分别为4V和0.5A，则短路的位置距离甲地________km。
【答案】热 ；AB ；20
【解析】(1)因为导线有电阻，因此由焦耳定律可知，当电流通过导线时，会产生热量，因此输电线的线芯用铜导线，可以减小导线的电阻，进一步减少因电流的热效应而损失的电能；
(2)图中CD为短路位置，若电压表接在CD两点之间，则电压表也被短路，电压表示数为0，不能确定短路的位置；要确定短路位置，需要测出AC、BD两输电线串联的总电阻，电压表应测总电压，所以电压表应接在AB两点之间；(3)由I=UR可得，导线电阻：R=UI=4V0.5A=8Ω，则导线长度：L=8Ω0.2Ω/km=40km，
短路位置离甲地的距离：s=12×40km=20km。
故答案为：热 ；AB ；20。
三、实验探究题
73.如图是探究电流通过导体产生热的多少跟什么因素有关的实验装置，将四段电阻丝a、b、c、d分别密封在完全相同的盒内，盒内封闭一定量的空气，其中图乙中另取5Ω电阻在盒外与盒内电阻并联。
(1)在实验中电流通过电阻产生热量的多少是通过观察______来比较的。
(2)图甲可探究电流产生的热量与______的关系，图乙可探究电流产生的热量与______的关系。
(3)物理研究方法有很多，本实验运用了两种方法：一是______法；二是______法。以下实验中，同样也采用了这两种实验方法的实验有：______。(选填：A.探究串联电路的电流规律；B.探究并联电路的电压规律；C.探究影响电阻大小的因素；D.探究电流与电阻的关系)
(4)通电一段时间，发现其中一个U形管液面高度几乎不变，则出现该现象的原因可能是________________。
【答案】（1）U形管内左右两侧液面高度差（2）电阻 电流（3）控制变量 转换 C（4）与此U形管相连的容器漏气
74.如图所示，物理实验小组探究“电流通过导体产生热的多少与什么因素有关”的实验装置。两个透明容器中封闭着等量的空气，且都有一段电阻丝。将透明容器与U形管相连，接入电路。
(1)组装之前，U形管内注入适量红墨水，U形管______(选填“属于”或“不属于”)连通器；
(2)图甲是探究在通电时间相同和______相同的情况下，导体产生的热量与______大小是否有关的装置；
(3)实验中通过观察______的变化反映电流产生的热量多少，在研究许多物理问题时都会用到这种方法，该研究实例采用研究方法是______；(选填“控制变量法”或“转换法”)
(4)由图乙所示，电流表的示数为______A，在这种情况下，右侧容器中R=10Ω定值电阻在10s内产生的热量是______J；
(5)某实验小组发现通电一段时间后，其中一个U形管中的液面高度几乎不变，发生此现象的原因可能是__________________________________________。
【答案】(1)属于；(2)电流；电阻；(3)液面高度差；C；(4)2；400；(5)装置的气密性不好或电阻短路。
四、计算题
75.如图所示的电路中，电源两端电压保持不变，电阻丝R1的阻值为10Ω。当开关S闭合后，电压表的示数为2V，电流表的示数为0.4A。求：
(1)R2的阻值；
(2)电源两端的电压；
(3)通电10s电阻丝R1产生的热量。
【答案】(1)根据I=UR知R2的阻值为：R2=U2I=2V0.4A=5Ω；
(2)由I=UR知可得R1两端的电压为：U1=IR1=0.4A×10Ω=4V，
因串联电路中总电压等于各分电压之和，所以电源电压为：U=U1+U2=4V+2V=6V；
(3)通电10s电阻丝R1产生的热量：Q1=I2R1t=(0.4A)2×10Ω×10s=16J。
76.如图是某家用电热水器的电路图，温控开关S1可根据水温自动切换加热和保温两种状态，R1、R2是发热电阻。热水器主要参数如表。[水的比热容为4.2×103J/(kg⋅℃)]
额定电压
220V
容积
30L
加热功率
2000W
保温功率
800W
(1)R2的阻值为多大？
(2)水箱中装有质量为20kg，初温为25℃的水，加热使温度升高到55℃，水需要吸收多少热量？
(3)加热状态下，水温升高到55℃时，热水器正常工作了35min，求加热效率是多少？
【答案】(1)当开关S接a时，电路中只有R1工作，电路中的总电阻最小，是加热状态，由P=UI=U2R可得，R1的阻值：R1=U2P加热=(220V)22000W=24.2Ω，当开关S接b时，R1、R2串联在电路中，电路的总电阻最大，是保温状态，此时电路的总电阻：R总=U2P保温=(220V)2800W=60.5Ω，
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，所以，R2的阻值：R2=R总−R1=60.5Ω−24.2Ω=36.3Ω；
(2)水吸收的热量：Q吸=cm(t2−t1)=4.2×103J/(kg⋅℃)×20kg×(55℃−25℃)=2.52×106J；
(3)由P=Wt可得，加热35min消耗的电能：W=P加热t=2000W×35×60s=4.2×106J，
电热水器的加热效率：η=Q吸W×100%=2.52×106J4.2×106J×100%=60%。
第十五章 电功和电热
课时15.3 电热器 电流的热效应
一、单选题
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. 电热水壶 D. 空气净化器
2.对焦耳定律的理解，下列说法正确的是( )
A. 电流做了多少功就有多少电能转化为内能
B. 电流通过电阻产生的热量与电流成正比
C. 用电器两端的电压越大，产生的热量越多
D. 通过电阻的电流越大，产生的热量不一定越多
3.要使电热器在相同时间内产生的热量减小到原来的一半，下列措施可行的是( )
A. 电压不变，电阻变为原来的2倍 B. 将电压和电阻都变为原来的2倍
C. 电阻不变，电压变为原来的2倍 D. 电阻不变，电压减为原来的14
4.如图所示的四个电路中，电源电压U相同，R1
C. D.
5.下列现象属于利用电流热效应的是( )
A. 利用排气扇通风换气
B. 夏天家用电器长时间不使用，要定时通电驱潮
C. 电脑主机上安装小电风扇
D. 电脑显示器安装散热窗
6.如图为“探究焦耳定律”的实验装置。两个相同的烧瓶中密封初温相同、质量相等的煤油，通电一段时间后，右侧玻璃管中液面比左侧高。下列说法正确的是( )
A. 通过玻璃管中液面的高度判断电流产生热量的多少，这种方法是控制变量法
B. 该装置用于探究电流通过导体产生的热量多少与电阻大小的关系
C. 通过右侧电阻丝的电流比左侧小
D. 右侧电阻丝的阻值比左侧小
7.电烤箱工作时，其电热丝热得发红，而电烤箱连接电源的导线几乎不热，主要原因是( )
A. 通过电热丝的电流大，通过导线的电流小 B. 电热丝的电阻比导线的电阻大得多
C. 电热丝中有电流的热效应，而导线中没有 D. 以上三种原因都可能起作用
8.关于电流通过导体时产生的热量，以下说法正确的是( )
A. 根据Q=I2Rt可知，电阻越大，相同时间内产生的热量越多
B. 根据Q=U2Rt可知，电阻越大，相同时间内产生的热量越少
C. 根据Q=UIt可知，相同时间内，电流产生的热量与电阻无关
D. 根据Q=I2Rt可知，在电流一定时，电阻越大，相同时间内产生的热量越多
9.某同学组装了如图所示的实验装置来研究电流的热效应，其中甲、乙为两个完全相同的密闭容器，a、b、c为每根阻值均为5Ω的电阻丝，下列说法正确的是( )
A. 该实验装置是探究电流产生的热量与电阻大小的关系
B. 实验通电一段时间后，a、b电阻产生的热量之比是4：1
C. 通电后透明容器中电阻丝的内能增大是通过热传递方式改变的
D. 该实验装置不能探究电流产生的热量与通电时间的关系
10.在相同时间内，电阻丝甲比电阻丝乙放出的热量多，那么( )
A. 甲的电阻一定比乙的电阻大 B. 通过甲的电流一定比乙大
C. 甲两端的电压一定比乙两端的电压大 D. 甲的电功率一定比乙大
11.将规格都是“220V180W”的一台电冰箱、一台电风扇和一床电热毯，分别接入同一家庭电路中，若通电时间相同，则下列说法正确的是( )
A. 电冰箱产生的热量最多 B. 电风扇产生的热量最多
C. 电热毯产生的热量最多 D. 三者产生的热量一样多
12.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，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，下列说法不正确的是( )
A. 乙图实验装置是为了探究电流产生的热量与电流大小的关系
B. 甲图通电一段时间后，右侧U形管中液面的高度差比左侧的大
C. 甲、乙实验装置都是利用U形管中液体的热胀冷缩来反映电阻丝放出热量多少的
D. 乙图中左右两容器中电阻丝产生的热量之比为4：1
13.两个定值电阻R1、R2并联在电路中，如图甲所示，它们的电流与其两端的电压关系如图乙所示，闭合开关S，则在相同的时间内，R1，R2产生的热量之比为( )
A. 2：1 B. 1：2 C. 4：1 D. 1：4
14.如图所示，电阻R和电动机串联接到电路中，已知电阻R跟电动机线圈的电阻值相等，开关接通后，电动机正常工作，经过时间t，电流通过电阻R做功为W1，产生热量为Q1，电流通过电动机做功为W2，产生热量为Q2，则有( )
A. W1
①U形管中液面高度变化主要是由液体热胀冷缩引起的
②图甲装置能探究电流通过导体产生的热量与电阻的关系
③图乙实验过程中右边透明容器中电阻丝阻值应该等于10Ω
④用图甲中的实验结论能解释“电炉丝热得发红而与电炉丝相连的导线几乎不发热”的现象
A. ①② B. ②③ C. ②④ D. ③④
16.饮水机、电饭煲等家用电器都具有保温和加热功能．同学们设计了模拟电路，如图所示．当S1闭合、S2断开时，为保温状态；当S1、S2都闭合时，为加热状态．其中不符合上述要求的是( )
A. B.
C. D.
17.用如图所示的实验装置探究“电流通过导体时产生的热量与什么因素有关”。以下说法中不正确的是( )
A. 观察温度计的示数比较电流产生的热量
B. 该实验装置可以探究通电时间一定时，导体产生的热量与电阻的关系
C. 该实验装置还可以探究通电时间一定时，导体产生的热量与电流的关系
D. 甲、乙两瓶中可以装质量相同的不同液体
18.某型号的电热毯有高温和低温两个挡，其内部电路原理图和主要参数如图和表所示，R1是发热体，以下说法正确的是( )
额定电压
220V
高温发热功率
121W
低温发热功率
44W
交流频率
50Hz
A. 当S闭合时是低温挡
B. 发热体的电阻是40Ω
C. 在低温挡工作1min发热体产生的热量是44J
D. 实际电压为200V时，高温挡实际发热功率是100W
19.下面是小刚家电火锅铭牌的部分信息，小刚家电能表的示数如图所示。把电火锅接在家庭电路中使用时，下列说法错误的是( )
额定电压
220V
频率
50Hz
额定功率
高挡
2000W
中挡
1200W
低挡
800W
A. 电火锅是利用电流的热效应工作的
B. 若家中只接入电火锅在高挡正常工作30min，电能表示数将变成7326.6kW⋅h
C. 电火锅在低挡正常工作时电热丝阻值比高挡正常工作时小
D. 电火锅在中挡正常工作10min，消耗的电7.2×105J
20.如图是甲、乙两定值电阻的U−I图像。根据图像信息，下列说法正确的是( )
A. 两定值电阻阻值的关系是R甲
21.两个定值电阻R1和R2，已知R1=3R2.若将它们串联在电路中，保持电源电压不变，则R1和R2两端的电压之比是______；在相同时间内，电流通过R1和R2产生的热量之比是______。
22.如图是探究电流通过导体产生的热量与______关系的实验装置。实验中用U形管内液面的______反映导体产生热量的多少，通电一段时间后，容器______(选填“甲”或“乙”)内电阻丝产生的热量较多。
23.如图所示，这是小明同学刚买的干鞋器，其电阻为2200Ω，正常工作时的电流为0.1A，把它放入鞋内，通电后可以起到干燥、杀菌、除臭的作用，这是利用电流热效应工作的，物理学家______最先精确确定了电流产生的热量与电流、电阻和通电时间的关系，干鞋器正常工作10min产生的热量是______J。
24.如图所示，电源电压为12V，R1=30Ω，R2=20Ω，电阻R1消耗的电功率为_______W，通电1min后，R2所产生的热量为________J。
25.有一种电热水壶有“烧水”和“保温”两个挡，如图所示是其内部简化电路图，已知R0=44Ω，R1=1056Ω，当S接1时，电热水壶处于______ (选填“烧水”和“保温”)挡，当S接2时，通电2min该电热水壶产生的热量是______ J。
26.两个电阻A和B，在一定温度下，电流与其两端电压的关系如图所示，A电阻为______Ω，将他们并联后接在电压为2.5V的电源上，通过它们的总电流是______A，这时A电阻在1s内所产生的热量是______ J。
27.如图所示，电源电压恒为12 V，闭合开关S，当滑动变阻器的阻值为10 Ω时，电压表的示数为10 V，此时电动机正常工作，则滑动变阻器的功率是__________W；若电动机内部线圈的电阻为2 Ω，则通电5 min，电流通过电动机内部线圈产生的热量是__________J。
28.一灯泡标有“6 V 3 W”的字样，现有8 V的电源，要使小灯泡正常发光，应该给小灯泡______(选填“串”或“并”)联一个________Ω的电阻，该电阻通电20s产生的热量是___J。(不考虑灯泡电阻受温度的影响)
29.将两根外形相同、材料不同的电阻丝按如图的连接方式接入电路中，R1>R2，分别通过R1、R2的电流I1______I2，并将两根完全相同的火柴头分别放在两电阻丝上，闭合开关一段时间后，发现______上的火柴头先燃烧。
30.在如图所示电路中，电源电压为6V，R1=4Ω，闭合开关S后，电压表示数为2V，则电流表的示数为______A。电阻R2两端电压为______V，电阻R1工作1min产生的热量为______J。
31.如图所示的电路，电源电压为6V，电阻R的阻值是10Ω，电动机线圈电阻为2Ω。当电动机正常转动时，电流表的示数为0.2A，正常工作10s，电动机消耗的电能是______J，线圈产生的热量是______J。
32.如图所示，电源电压恒为6V，定值电阻R1=10Ω。闭合开关S，电流表A2的示数为0.9A，则电流表A1的示数为______，1min内电流通过电阻R2产生的热量为______J。
33.如图是两挡空气炸锅内部加热部分的简化电路，R1、R2均为发热体，将开关S置于1、2两位置时，空气炸锅处于不同的挡位。已知两挡空气炸锅的高温挡功率为1000W，R2阻值为110Ω。当开关S置于2位置时，空气炸锅处于______挡(选填“高温”或“低温”)，此时电路中的电流是______A；高温挡正常工作30min产生的热量是______J，这些热量能使质量为______kg的水从20℃加热到沸腾(1个标准大气压下，结果保留一位小数)。
34.甲、乙两地之间沿直线架设了两条输电线，输电线的线芯用铜导线，是为了减少因电流的________效应而损失的电能。已知每条输电线每千米的电阻为0.2Ω，现输电线在某处发生了短路，为了确定短路的位置，检修员在甲地将电流表接入如图所示的电路，电压表应接在________(选填“AB”或“CD”)两点之间。若电压表和电流表的示数分别为4V和0.5A，则短路的位置距离甲地________km。
三、实验探究题
35.如图是探究电流通过导体产生热的多少跟什么因素有关的实验装置，将四段电阻丝a、b、c、d分别密封在完全相同的盒内，盒内封闭一定量的空气，其中图乙中另取5Ω电阻在盒外与盒内电阻并联。
(1)在实验中电流通过电阻产生热量的多少是通过观察______来比较的。
(2)图甲可探究电流产生的热量与______的关系，图乙可探究电流产生的热量与______的关系。
(3)物理研究方法有很多，本实验运用了两种方法：一是______法；二是______法。以下实验中，同样也采用了这两种实验方法的实验有：______。(选填：A.探究串联电路的电流规律；B.探究并联电路的电压规律；C.探究影响电阻大小的因素；D.探究电流与电阻的关系)
(4)通电一段时间，发现其中一个U形管液面高度几乎不变，则出现该现象的原因可能是________________。
36.如图所示，物理实验小组探究“电流通过导体产生热的多少与什么因素有关”的实验装置。两个透明容器中封闭着等量的空气，且都有一段电阻丝。将透明容器与U形管相连，接入电路。
(1)组装之前，U形管内注入适量红墨水，U形管______(选填“属于”或“不属于”)连通器；
(2)图甲是探究在通电时间相同和______相同的情况下，导体产生的热量与______大小是否有关的装置；
(3)实验中通过观察______的变化反映电流产生的热量多少，在研究许多物理问题时都会用到这种方法，该研究实例采用研究方法是______；(选填“控制变量法”或“转换法”)
(4)由图乙所示，电流表的示数为______A，在这种情况下，右侧容器中R=10Ω定值电阻在10s内产生的热量是______J；
(5)某实验小组发现通电一段时间后，其中一个U形管中的液面高度几乎不变，发生此现象的原因可能是__________________________________________。
四、计算题
37.如图所示的电路中，电源两端电压保持不变，电阻丝R1的阻值为10Ω。当开关S闭合后，电压表的示数为2V，电流表的示数为0.4A。求：
(1)R2的阻值；
(2)电源两端的电压；
(3)通电10s电阻丝R1产生的热量。
38.如图是某家用电热水器的电路图，温控开关S1可根据水温自动切换加热和保温两种状态，R1、R2是发热电阻。热水器主要参数如表。[水的比热容为4.2×103J/(kg⋅℃)]
额定电压
220V
容积
30L
加热功率
2000W
保温功率
800W
(1)R2的阻值为多大？
(2)水箱中装有质量为20kg，初温为25℃的水，加热使温度升高到55℃，水需要吸收多少热量？
(3)加热状态下，水温升高到55℃时，热水器正常工作了35min，求加热效率是多少？
答案与解析
一、单选题
39.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. 电热水壶 D. 空气净化器
【答案】C
【解析】 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，A不符合题意；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，B不符合题意；电热水壶工作时，电能转化为内能，是利用电流的热效应，C符合题意；空气净化器的主要部件是电动机，其工作时主要是电能转化为机械能，不是利用电流的热效应工作的，D不符合题意。故选C。
40.对焦耳定律的理解，下列说法正确的是( )
A. 电流做了多少功就有多少电能转化为内能
B. 电流通过电阻产生的热量与电流成正比
C. 用电器两端的电压越大，产生的热量越多
D. 通过电阻的电流越大，产生的热量不一定越多
【答案】D
【解析】焦耳定律的内容：电流通过导体产生的热量，跟电流的平方成正比，跟导体的电阻成正比，跟通电时间成正比。电流通过导体做了多少功就有多少电能转化为其他形式的能，故A错误；由焦耳定律可知，电流通过电阻产生的热量与电流的平方成正比，故B错误；用电器两端的电压越大，在相等时间内消耗的电能越多，故C错误；由焦耳定律可知，由于时间和电阻不确定，所以通过电阻的电流越大，产生的热量不一定越多，故D正确。故选D。
41.要使电热器在相同时间内产生的热量减小到原来的一半，下列措施可行的是( )
A. 电压不变，电阻变为原来的2倍 B. 将电压和电阻都变为原来的2倍
C. 电阻不变，电压变为原来的2倍 D. 电阻不变，电压减为原来的14
【答案】A
【解析】略
42.如图所示的四个电路中，电源电压U相同，R1
C. D.
【答案】D
【解析】(1)两个电阻串联时，总电阻等于各分电阻之和，即总电阻越串越大，大于任何一个分电阻；
并联时，总电阻的倒数等于各分电阻倒数之和，即总电阻越并越小，小于任何一个分电阻；
所以A、B、C、D四个电路两端电压相等，电阻关系为RC>RB>RA>RD。
(2)电源电压U和时间t相同，根据Q=U2Rt可知，总共放出的热量关系为QC
43.下列现象属于利用电流热效应的是( )
A. 利用排气扇通风换气
B. 夏天家用电器长时间不使用，要定时通电驱潮
C. 电脑主机上安装小电风扇
D. 电脑显示器安装散热窗
【答案】B
【解析】A、排气扇主要是靠电动机工作，故在电动机上产生的电热是有害的。不符合题意
B、夏天家用电器长时间不使用，要定时通电驱潮，这是利用电流产生热，即电流的热效应，故符合题意；
C、电脑主机上安装小电风扇主要是靠电动机工作，故此时产生的电热也是有害的。不符合题意
D、电脑显示器所产生的电热是有害的，所以安装散热窗是通过加快空气的流动而加快电热的散失。
故选：B。
44.如图为“探究焦耳定律”的实验装置。两个相同的烧瓶中密封初温相同、质量相等的煤油，通电一段时间后，右侧玻璃管中液面比左侧高。下列说法正确的是( )
A. 通过玻璃管中液面的高度判断电流产生热量的多少，这种方法是控制变量法
B. 该装置用于探究电流通过导体产生的热量多少与电阻大小的关系
C. 通过右侧电阻丝的电流比左侧小
D. 右侧电阻丝的阻值比左侧小
【答案】B
【解析】A、通过玻璃管中液面的高度判断电流产生热量的多少，这属于转换法，故A错误；
BC、由图知，两电阻丝串联，根据串联电路的电流特点可知，各处的电流是相同的；通过电阻丝的电流和通电时间均相同，由于左右两侧电阻丝的阻值不同，所以探究的是电流通过导体产生的热量多少与电阻大小的关系，故B正确，C错误；
D、两个相同的烧瓶中密封初温相同、质量相等的煤油，通电一段时间后，右侧玻璃管中液面比左侧高，说明电流通过右侧电阻丝产生的热量多；电流和通电时间均相同，根据焦耳定律Q=I2Rt可知，右侧电阻丝的阻值大，故D错误。
故选：B。
45.电烤箱工作时，其电热丝热得发红，而电烤箱连接电源的导线几乎不热，主要原因是( )
A. 通过电热丝的电流大，通过导线的电流小 B. 电热丝的电阻比导线的电阻大得多
C. 电热丝中有电流的热效应，而导线中没有 D. 以上三种原因都可能起作用
【答案】B
【解析】电炉在使用时，电热丝和导线串联，I电热丝=I导线，通电时间t相同，根据Q=I2Rt可知，由于R电热丝>R导线，则电流产生的热量：Q电热丝>Q导线，从而出现电热丝热得发红，但跟电热丝连接的导线几乎不热的现象，故ACD错、B正确。
故选：B。
46.关于电流通过导体时产生的热量，以下说法正确的是( )
A. 根据Q=I2Rt可知，电阻越大，相同时间内产生的热量越多
B. 根据Q=U2Rt可知，电阻越大，相同时间内产生的热量越少
C. 根据Q=UIt可知，相同时间内，电流产生的热量与电阻无关
D. 根据Q=I2Rt可知，在电流一定时，电阻越大，相同时间内产生的热量越多
【答案】D
【解析】由Q=I2Rt可知，电流做功产生热量的多少与电路中的电流、导体电阻及通电时间成正比，不能单纯以电阻、电流的大小判断电流做功产生热量的多少，只有在电流一定时，导体的电阻越大，相同时间内产生的热量才越多；在Q=U2Rt中，电流做功产生热量的多少与电路两端的电压的平方和通电时间成正比，与导体电阻成反比，不能单纯以电压的高低、电阻的大小判断电流做功产生热量的多少；在Q=UIt中，电流的大小取决于导体电阻的大小．因此A、B、C选项说法都不正确．
故选：D。
47.某同学组装了如图所示的实验装置来研究电流的热效应，其中甲、乙为两个完全相同的密闭容器，a、b、c为每根阻值均为5Ω的电阻丝，下列说法正确的是( )
A. 该实验装置是探究电流产生的热量与电阻大小的关系
B. 实验通电一段时间后，a、b电阻产生的热量之比是4：1
C. 通电后透明容器中电阻丝的内能增大是通过热传递方式改变的
D. 该实验装置不能探究电流产生的热量与通电时间的关系
【答案】B
【解析】A、要探究电流产生的热量与电阻的关系，需要控制电流相同，电阻大小不同，图中电阻大小相同，电流不同，不能探究电流产生的热量与电阻的关系，故A错误；
B、图中，a电阻丝与另一电阻丝并联，故a、b电阻丝的电阻和通电时间相同，流过a电阻的电流是流过b电阻的电流的2倍，Q=I2Rt可知，a电阻产生热量是b电阻产生热量的4倍，即a、b电阻产生的热量之比为4：1，故B正确；
C、通电后透明容器中电阻丝中的电流做功，将电能转化为内能，电阻丝的内能增大，即通过做功方式改变内能的，故C错误；
D、探究电流通过导体产生的热的多少与通电时间的关系，要控制I与R相同，改变时间，图中两个容器任一个都可做为研究对象，比较两管液面高度即可，故D错误。
故选：B。
48.在相同时间内，电阻丝甲比电阻丝乙放出的热量多，那么( )
A. 甲的电阻一定比乙的电阻大 B. 通过甲的电流一定比乙大
C. 甲两端的电压一定比乙两端的电压大 D. 甲的电功率一定比乙大
【答案】D
【解析】电阻丝是纯电阻用电器，通电时产生的热量与电流所做的功相等，计算电流产生的热量的公式有：Q=W=Pt=UIt=I2Rt=U2Rt；
AB、由Q=I2Rt可知，只知道时间和热量的关系，不确定电阻或电流的关系，因此无法比较电流或电阻的关系，故AB错误；
C、由Q=U2Rt可知，只知道时间和热量的关系，不确定电阻关系，因此无法比较电压的关系，故C错误；
D、由Q=W=Pt可知，时间一定时，放出热量多的功率大，所以甲的电功率一定比乙大，故D正确。
故选：D。
49.将规格都是“220V180W”的一台电冰箱、一台电风扇和一床电热毯，分别接入同一家庭电路中，若通电时间相同，则下列说法正确的是( )
A. 电冰箱产生的热量最多 B. 电风扇产生的热量最多
C. 电热毯产生的热量最多 D. 三者产生的热量一样多
【答案】C
【解析】接在家庭电路中，U=220V，三种用电器的实际功率：P实=P额=180W；
W=Pt，用电器工作时间t相等，三种用电器消耗的电能相同；
电冰箱与电风扇工作时，主要把电能转化为机械能，产生的热量很小，
电热毯工作时电热丝产生热量，把电能全部转化为热量；产生热量最多的是电热毯。
故选：C。
50.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，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，下列说法不正确的是( )
A. 乙图实验装置是为了探究电流产生的热量与电流大小的关系
B. 甲图通电一段时间后，右侧U形管中液面的高度差比左侧的大
C. 甲、乙实验装置都是利用U形管中液体的热胀冷缩来反映电阻丝放出热量多少的
D. 乙图中左右两容器中电阻丝产生的热量之比为4：1
【答案】C
【解析】A、乙图实验装置中两个5Ω的电阻并联后再与一个5Ω的电阻串联，根据串联电路的电流特点可知，右边两个电阻的总电流和左边电阻的电流相等，即I右=I左，两个5Ω的电阻并联，根据并联电路的电流特点知I右=I1+I2，两电阻的阻值相等，则支路中电流相等，即I1=I2，右边容器中通过电阻的电流是左侧通过电流的一半，左右侧两容器内电阻相同，所以该装置是研究电流产生的热量与电流的关系，故A正确；
B、甲图中两个电阻串联接入电路，通过两电阻的电流相等，右边容器内的电阻比左边大，由Q=I2Rt，右边容器中的电阻产生的热量多，温度升得较快；通电一段时间后，右侧U形管中液面的高度差大，故B正确；
C、该实验装置是利用U形管中空气的热胀冷缩来反应热的多少，虽然产生热量的多少不能直接观察，但可以通过U形管液面高度差的变化来反映，故C错误；
D、根据串联电路的电流特点可知，右边两个电阻的总电流和左边电阻的电流相等，即I右=I左，两个5Ω的电阻并联，根据并联电路的电流特点知I右=I1+I2，两电阻的阻值相等，则支路中电流相等，即I1=I2=12I右，
根据Q=I2Rt可得右边电阻产生的热量Q右=(I右)2Rt，左边电阻产生的热量Q左=(I1)2Rt=(12I右)2Rt
则：Q右Q左=(I右)2Rt(12I右)2Rt=4：1，故D正确。
故选：C。
51.两个定值电阻R1、R2并联在电路中，如图甲所示，它们的电流与其两端的电压关系如图乙所示，闭合开关S，则在相同的时间内，R1，R2产生的热量之比为( )
A. 2：1 B. 1：2 C. 4：1 D. 1：4
【答案】A
【解析】由图可知，该电路为并联电路，电压是相同的，由图乙可知，电压相同，通过R1、R2的电流之比为2：1；根据I=UR可知，R1、R2的电阻之比为1：2；
通电时间相同，电压相同，根据焦耳定律公式Q=U2Rt可知，产生的热量与电阻成反比，故热量之比为2：1。
故选：A。
52.如图所示，电阻R和电动机串联接到电路中，已知电阻R跟电动机线圈的电阻值相等，开关接通后，电动机正常工作，经过时间t，电流通过电阻R做功为W1，产生热量为Q1，电流通过电动机做功为W2，产生热量为Q2，则有( )
A. W1
【解析】电阻R和电动机串联接到电路中，开关接通后，根据串联电路的电流特点可知：通过电阻R和电动机的电流相等；已知电阻R跟电动机线圈的电阻值相等，根据焦耳定律Q=I2Rt可知：Q1=Q2；故C、D错误；对电阻R来说，电流所做的功W1=Q1，电动机正常工作时是非纯电阻用电器，消耗的电能一部分转化为内能、大部分转化为机械能，则电流所做的功(消耗的电能)大于电流产生的热量，即：W2>Q2，所以，W1
53.在“探究电流通过导体产生的热量与哪些因素有关”的实验中，某同学采用了如图甲、乙所示的实验装置(两个透明容器中封闭着等量的空气)。下列说法正确的是( )
①U形管中液面高度变化主要是由液体热胀冷缩引起的
②图甲装置能探究电流通过导体产生的热量与电阻的关系
③图乙实验过程中右边透明容器中电阻丝阻值应该等于10Ω
④用图甲中的实验结论能解释“电炉丝热得发红而与电炉丝相连的导线几乎不发热”的现象
A. ①② B. ②③ C. ②④ D. ③④
【答案】C
【解析】A、U形管内液面高度变化是由容器内气体受热膨胀引起的，故①错误；
B、由图甲可知，两阻值不同的电阻丝串联，通过两电阻丝的电流相同，探究的电流通过导体产生热量跟导体的电阻是否有关，故②正确；
C、乙实验是研究电流产生的热量与电流的关系，通过它们的电流不同、通电时间都相同和电阻要相同，右边容器中的电阻要等于左边容器中的电阻5Ω，故③错误；
D、图甲中两电阻串联，电阻不同，通过两电阻的电流相同，10Ω电阻产生的热量更多，电炉丝与和它相连的导线也是电阻不同，电流相同，电炉丝电阻更大，产生的热量更多，故④正确；
故选：C。
54.饮水机、电饭煲等家用电器都具有保温和加热功能．同学们设计了模拟电路，如图所示．当S1闭合、S2断开时，为保温状态；当S1、S2都闭合时，为加热状态．其中不符合上述要求的是( )
A. B.
C. D.
【答案】D
【解析】略
55.用如图所示的实验装置探究“电流通过导体时产生的热量与什么因素有关”。以下说法中不正确的是( )
A. 观察温度计的示数比较电流产生的热量
B. 该实验装置可以探究通电时间一定时，导体产生的热量与电阻的关系
C. 该实验装置还可以探究通电时间一定时，导体产生的热量与电流的关系
D. 甲、乙两瓶中可以装质量相同的不同液体
【答案】C
【解析】A、通电后电流通过电阻丝做功，产生热量被液体吸收，使液体的温度升高，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A正确；
B、由图示实验可知，两阻值不同的电阻丝串联，通过电阻丝的电流与通电时间相等而电阻阻值不同，此装置可以探究电流产生的热量与电阻的关系，故B正确；
C、由图可知，两瓶中的电阻丝是串联起来接到电源上的，串联电路中电流处处相等，所以该实验装置不能导体产生的热量与电流的关系，故C错误；
D、甲、乙两瓶中可以装质量相同的不同液体，可以探究电流通过导体时产生热量与什么因素有关故D正确。
故选：C。
56.某型号的电热毯有高温和低温两个挡，其内部电路原理图和主要参数如图和表所示，R1是发热体，以下说法正确的是( )
额定电压
220V
高温发热功率
121W
低温发热功率
44W
交流频率
50Hz
A. 当S闭合时是低温挡
B. 发热体的电阻是40Ω
C. 在低温挡工作1min发热体产生的热量是44J
D. 实际电压为200V时，高温挡实际发热功率是100W
【答案】D
【解析】(1)当开关S闭合时，电阻R2被短路，电路中只有R1，电阻较小，根据P=U2R知电路的总功率较大，处于高温挡；
当开关S断开时，两电阻串联，电路的总电阻较大，根据P=U2R电路的总功率较小，处于低温挡，故A错误；
(2)开关S闭合时，电路中只有R1，根据P=U2R知R1的电阻为：R1=U2P高温=(220V)2121W=400Ω，故B错误；
(3)根据P=UI知低温时的电流为：I=P低温U=44W220V=0.2A，
在低温挡工作1min发热体产生的热量为：Q=I2R1t=(0.2A)2×400Ω×60s=960J，故C错误；
(4)根据P=U2R知实际电压为200V时高温挡实际发热功率为：P高'=U实2R=(200V)2400Ω=100W，故D正确。
故选：D。
57.下面是小刚家电火锅铭牌的部分信息，小刚家电能表的示数如图所示。把电火锅接在家庭电路中使用时，下列说法错误的是( )
额定电压
220V
频率
50Hz
额定功率
高挡
2000W
中挡
1200W
低挡
800W
A. 电火锅是利用电流的热效应工作的
B. 若家中只接入电火锅在高挡正常工作30min，电能表示数将变成7326.6kW⋅h
C. 电火锅在低挡正常工作时电热丝阻值比高挡正常工作时小
D. 电火锅在中挡正常工作10min，消耗的电7.2×105J
【答案】C
【解析】解：A、电火锅工作的时候把电能转化为内能，所以电火锅是利用电流的热效应工作的，故A正确；
B、由P=Wt可知，电火锅在高挡正常工作30min消耗的电能：W=P高t=2000×10−3kW×3060h=1kW⋅h；
电能表的读数：数字方框中最后一位是小数，单位是kW⋅h，所以电能表原来的示数为7325.6kW⋅h，则电能表后来的示数为7325.6kW⋅h+1kW⋅h=7326.6kW⋅h，故B正确；
C、电火锅在低挡正常工作时和高挡正常工作时的电压相同，根据P=UI=U2R可知，电火锅在低挡正常工作时电热丝阻值比高挡正常工作时大，故C错误；
D、由P=Wt可知，电火锅在中挡正常工作10min，消耗的电能：W'=P中t'=1200W×10×60s=7.2×105J，故D正确。
故选：C。
58.如图是甲、乙两定值电阻的U−I图像。根据图像信息，下列说法正确的是( )
A. 两定值电阻阻值的关系是R甲
【解析】A、由图可知当甲、乙两定值电阻两端的电压相等时，通过电阻甲的电流小于通过电阻乙的电流，由I=UR可知甲的阻值大于乙的阻值，即R甲>R乙，故A错误；
B、两定值电阻串联接入电路中时，串联电路各处电流相等，通过它们的电流关系是I甲=I乙，故B错误；
C、两定值电阻并联接入电路中时，并联电路各并联支路两端电压相等，由图可知当甲、乙两定值电阻两端的电压相等时，电阻甲的电流小于通过电阻乙的电流，由P=UI可得它们消耗的电功率关系是P甲
二、填空题
59.两个定值电阻R1和R2，已知R1=3R2.若将它们串联在电路中，保持电源电压不变，则R1和R2两端的电压之比是______；在相同时间内，电流通过R1和R2产生的热量之比是______。
【答案】3：1 3：1
【解析】两电阻串联时，串联电路中各处的电流相等，根据欧姆定律可得：U1U2=IR1IR2=R1R2=31；
在相同时间内，电流通过R1和R2产生的热量之比：Q1Q2=I2R1tI2R2t=R1R2=31。
故答案为：3：1；3：1。
60.如图是探究电流通过导体产生的热量与______关系的实验装置。实验中用U形管内液面的______反映导体产生热量的多少，通电一段时间后，容器______(选填“甲”或“乙”)内电阻丝产生的热量较多。
【答案】电流； 高度差； 甲
【解析】装置中乙容器中两个5Ω的电阻并联后再与甲容器中一个5Ω的电阻串联，根据串联电路的电流特点可知，右端两个电阻的总电流和左端的电阻电流相等，即I右=I左，乙容器中两个5Ω的电阻并联，根据并联电路的电流特点知I右=I1+I2，两电阻阻值相等，则支路中电流相等，I1=I2，所以右边容器中的通过电阻的电流是左侧通过电流的一半，即是研究电流产生的热量与电流的关系；
据实验装置可知，电流通过导体产生热量使容器中的空气受热膨胀，从而导致U形管中的液面会发生变化，虽然产生热量的多少不能直接观察，但可以通过U形管液面高度差的变化来反映电流通过导体产生热量的多少，这种研究方法叫转换法；
根据Q=I2Rt可知，在电阻和通电时间相同的情况下，电流越大，电流产生的热量越多，由串、并联电路电流的规律可知通过容器甲内电阻丝的电流较大，故其产生的热量较多。
61.如图所示，这是小明同学刚买的干鞋器，其电阻为2200Ω，正常工作时的电流为0.1A，把它放入鞋内，通电后可以起到干燥、杀菌、除臭的作用，这是利用电流热效应工作的，物理学家______最先精确确定了电流产生的热量与电流、电阻和通电时间的关系，干鞋器正常工作10min产生的热量是______J。
【答案】焦耳 1.32×104
【解析】英国物理学家焦耳首先精确确定了电流产生的热量与电流、电阻和通电时间的关系，即：Q=I2Rt；
干鞋器正常工作10min产生的热量Q=I2Rt=(0.1A)2×2200Ω×10×60s=1.32×104J；
故答案为：焦耳；1.32×104。
62.如图所示，电源电压为12V，R1=30Ω，R2=20Ω，电阻R1消耗的电功率为_______W，通电1min后，R2所产生的热量为________J。
【答案】4.8；432
【解析】由电路图可知，两电阻并联接在电源两端；通过R1的电流为：I1=UR1=12V30Ω=0.4A；则R1消耗的电功率为P1=UI1=12V×0.4A=4.8W;通过R2的电流为：I2=UR2=12V20Ω=0.6A；通电1min后R2所产生的热量为：Q=I22R2t=(0.6A)2×20Ω×60s=432J。
63.有一种电热水壶有“烧水”和“保温”两个挡，如图所示是其内部简化电路图，已知R0=44Ω，R1=1056Ω，当S接1时，电热水壶处于______ (选填“烧水”和“保温”)挡，当S接2时，通电2min该电热水壶产生的热量是______ J。
【答案】保温；42240
【解析】解：(1)由电路图可知，当开关S置于“1”档时，两电阻串联，电路电阻最大，电源电压一定，由P=U2R可知，电饭锅电功率最小，处于保温状态；
(2)当开关S置于“2”档时，R1被短路，只有R0接入电路，电路电阻最小，电饭锅电功率最大，处于加热状态，此时电路中电流：I=UR0=220V44Ω=5A；
通电1min电路产生的热量：Q=I2R0t=(4A)2×44Ω×60s=42240J。
故答案为：保温；42240。
64.两个电阻A和B，在一定温度下，电流与其两端电压的关系如图所示，A电阻为______Ω，将他们并联后接在电压为2.5V的电源上，通过它们的总电流是______A，这时A电阻在1s内所产生的热量是______ J。
【答案】5；0.75；1.25
【解析】解：(1)由图象可知：对于元件A电阻当UA=1.5V时，IA=0.3A，
由欧姆定律得：RA=UAIA=1.5V0.3A=5Ω；
(2)当将A和B并联后接在电压为2.5V的电源上时，由图可知：A的电流是0.5A，B的电流是0.25A，
A和B并联在电路中，干路电流等于各支路的电流之和，干路电流是I=IA+IB=0.5A+0.25A=0.75A。
(3)电阻A在1s内产生的热量QA=WA=UIAt=2.5V×0.5A×1s=1.25J。
故答案为：5；0.75；1.25。
65.如图所示，电源电压恒为12 V，闭合开关S，当滑动变阻器的阻值为10 Ω时，电压表的示数为10 V，此时电动机正常工作，则滑动变阻器的功率是__________W；若电动机内部线圈的电阻为2 Ω，则通电5 min，电流通过电动机内部线圈产生的热量是__________J。
【答案】0.4；24
【解析】(1)由电路图可知，电压表测电动机两端电压，串联电路两端电压等于各部分电路两端电压之和，滑动变阻器两端电压UR=U−U1=12V−10V=2V，则I=URR =2V10Ω=0.2A，则滑动变阻器消耗的功率PR=URI=2V×0.2A=0.4W；(2)由焦耳定律得：电动机内部线圈产生的热量Q=I2R1t=(0.2A)2×2Ω×5×60s=24J。
故答案为：0.4；24。
66.一灯泡标有“6 V 3 W”的字样，现有8 V的电源，要使小灯泡正常发光，应该给小灯泡______(选填“串”或“并”)联一个________Ω的电阻，该电阻通电20s产生的热量是___J。(不考虑灯泡电阻受温度的影响)
【答案】串；4；20
【解析】灯泡正常发光时的电压UL=6V，功率PL=3W，要使灯泡接到8V的电源上时正常发光，应串联一个电阻R分压，因串联电路中总电压等于各分电压之和，所以，串联电阻两端的电压：UR=U−UL=8V−6V=2V，因串联电路中各处的电流相等，所以，由P=UI可得，灯泡正常工作时电路中的电流：I=IL=PLUL=3W6V=0.5A，由I=UR可得，串联电阻的阻值：R=URIR=URI=2V0.5A=4Ω；
该电阻通电20s产生的热量是Q=I2Rt=0.5A2×4Ω×20s=20J。
故答案为：串；4；20。
67.将两根外形相同、材料不同的电阻丝按如图的连接方式接入电路中，R1>R2，分别通过R1、R2的电流I1______I2，并将两根完全相同的火柴头分别放在两电阻丝上，闭合开关一段时间后，发现______上的火柴头先燃烧。
【答案】= ； R1
【解析】解：由图知，两电阻丝、开关依次连接在电源两极上，即两电阻丝串联，
因为串联电路中电流处处相等，所以通过R1、R2的电流I1=I2；
由题知，R1>R2，根据Q=I2Rt可知，相同时间R1产生的热量多，温度高，所以R1上的火柴头先燃烧。
故答案为：=；R1。
68.在如图所示电路中，电源电压为6V，R1=4Ω，闭合开关S后，电压表示数为2V，则电流表的示数为______A。电阻R2两端电压为______V，电阻R1工作1min产生的热量为______J。
【答案】0.5；4；60
【解析】解：(1)当开关S，两电阻串联，电流表测电路中的电流，电压表测量R1两端电压；
电流表的示数：I=U1R1=2V4Ω=0.5A；因为串联电路两端电压等于各部分电压之和，所以R2两端电压：U2=U−U1=6V−2V=4V；
(2)电阻R1工作1min产生的热量：Q1=I2R1t=(0.5A)2×4Ω×1×60s=60J。
故答案为：0.5；4；60。
69.如图所示的电路，电源电压为6V，电阻R的阻值是10Ω，电动机线圈电阻为2Ω。当电动机正常转动时，电流表的示数为0.2A，正常工作10s，电动机消耗的电能是______J，线圈产生的热量是______J。
【答案】8 ； 0.8
【解析】解：由图知电动机与电阻R串联，电流表测量电路中的电流，由I=UR可得定值电阻R两端电压：UR=IR=0.2A×10Ω=2V，串联电路电压的规律可知电动机两端电压：UM=U−UR=6V−2V=4V，
正常工作10s，电动机消耗的电能：W=UMIt=4V×0.2A×10s=8J；此时线圈产生的热量：Q=I2RMt=(0.2A)2×2Ω×10s=0.8J。
故答案为：8；0.8。
70.如图所示，电源电压恒为6V，定值电阻R1=10Ω。闭合开关S，电流表A2的示数为0.9A，则电流表A1的示数为______，1min内电流通过电阻R2产生的热量为______J。
【答案】0.6A ； 108
【解析】由电路图可知，两电阻并联，电流表测量通过R1的电流，电流表测量干路中的电流。
因为并联电路各支路两端的电压相等，等于电源电压，
所以R1、R2两端的电压为：U1=U2=U=6V，通过R1的电流，即电流表A1的示数为：I1=U1R1=6V10Ω=0.6A；
电流表A2的示数为0.9A，即干路中的电流为I=0.9A，因为并联电路干路中的电流等于各支路电流之和，
所以通过R2的电流为：I2=I−I1=0.9A−0.6A=0.3A，则1min内电流通过电阻R2产生的热量为：Q=I22R2t=U2I2t=6V×0.3A×1×60s=108J。
故答案为：0.6A；108。
71.如图是两挡空气炸锅内部加热部分的简化电路，R1、R2均为发热体，将开关S置于1、2两位置时，空气炸锅处于不同的挡位。已知两挡空气炸锅的高温挡功率为1000W，R2阻值为110Ω。当开关S置于2位置时，空气炸锅处于______挡(选填“高温”或“低温”)，此时电路中的电流是______A；高温挡正常工作30min产生的热量是______J，这些热量能使质量为______kg的水从20℃加热到沸腾(1个标准大气压下，结果保留一位小数)。
【答案】低温； 2 ； 1.8×106 ； 5.4
【解析】(1)当开关S置于1时，R1、R2并联；当开关S置于2时，只有R2工作；
所以当开关S置于2位置时，只有R2工作，电路中的电阻最大，根据P=U2R可知，此时的电功率最小，空气炸锅处于低温挡；低温挡时，电路中的电流：I=UR1=220V110Ω=2A；
(2)由P=Wt可知，高温挡正常工作30min产生的热量：Q放=W=P高温t'=1000W×30×60s=1.8×106J；
(3)根据题意可知，水吸收的热量：Q吸=Q放=1.8×106J，一个标准大气压下，水的沸点是100℃，
由Q吸=cm(t−t0)可知，水的质量：m=Q吸c(t−t0)=1.8×106J4.2×103J/(kg⋅℃)×(100℃−20℃)≈5.4kg。
故答案为：低温； 2； 1.8×106； 5.4。
72.甲、乙两地之间沿直线架设了两条输电线，输电线的线芯用铜导线，是为了减少因电流的________效应而损失的电能。已知每条输电线每千米的电阻为0.2Ω，现输电线在某处发生了短路，为了确定短路的位置，检修员在甲地将电流表接入如图所示的电路，电压表应接在________(选填“AB”或“CD”)两点之间。若电压表和电流表的示数分别为4V和0.5A，则短路的位置距离甲地________km。
【答案】热 ；AB ；20
【解析】(1)因为导线有电阻，因此由焦耳定律可知，当电流通过导线时，会产生热量，因此输电线的线芯用铜导线，可以减小导线的电阻，进一步减少因电流的热效应而损失的电能；
(2)图中CD为短路位置，若电压表接在CD两点之间，则电压表也被短路，电压表示数为0，不能确定短路的位置；要确定短路位置，需要测出AC、BD两输电线串联的总电阻，电压表应测总电压，所以电压表应接在AB两点之间；(3)由I=UR可得，导线电阻：R=UI=4V0.5A=8Ω，则导线长度：L=8Ω0.2Ω/km=40km，
短路位置离甲地的距离：s=12×40km=20km。
故答案为：热 ；AB ；20。
三、实验探究题
73.如图是探究电流通过导体产生热的多少跟什么因素有关的实验装置，将四段电阻丝a、b、c、d分别密封在完全相同的盒内，盒内封闭一定量的空气，其中图乙中另取5Ω电阻在盒外与盒内电阻并联。
(1)在实验中电流通过电阻产生热量的多少是通过观察______来比较的。
(2)图甲可探究电流产生的热量与______的关系，图乙可探究电流产生的热量与______的关系。
(3)物理研究方法有很多，本实验运用了两种方法：一是______法；二是______法。以下实验中，同样也采用了这两种实验方法的实验有：______。(选填：A.探究串联电路的电流规律；B.探究并联电路的电压规律；C.探究影响电阻大小的因素；D.探究电流与电阻的关系)
(4)通电一段时间，发现其中一个U形管液面高度几乎不变，则出现该现象的原因可能是________________。
【答案】（1）U形管内左右两侧液面高度差（2）电阻 电流（3）控制变量 转换 C（4）与此U形管相连的容器漏气
74.如图所示，物理实验小组探究“电流通过导体产生热的多少与什么因素有关”的实验装置。两个透明容器中封闭着等量的空气，且都有一段电阻丝。将透明容器与U形管相连，接入电路。
(1)组装之前，U形管内注入适量红墨水，U形管______(选填“属于”或“不属于”)连通器；
(2)图甲是探究在通电时间相同和______相同的情况下，导体产生的热量与______大小是否有关的装置；
(3)实验中通过观察______的变化反映电流产生的热量多少，在研究许多物理问题时都会用到这种方法，该研究实例采用研究方法是______；(选填“控制变量法”或“转换法”)
(4)由图乙所示，电流表的示数为______A，在这种情况下，右侧容器中R=10Ω定值电阻在10s内产生的热量是______J；
(5)某实验小组发现通电一段时间后，其中一个U形管中的液面高度几乎不变，发生此现象的原因可能是__________________________________________。
【答案】(1)属于；(2)电流；电阻；(3)液面高度差；C；(4)2；400；(5)装置的气密性不好或电阻短路。
四、计算题
75.如图所示的电路中，电源两端电压保持不变，电阻丝R1的阻值为10Ω。当开关S闭合后，电压表的示数为2V，电流表的示数为0.4A。求：
(1)R2的阻值；
(2)电源两端的电压；
(3)通电10s电阻丝R1产生的热量。
【答案】(1)根据I=UR知R2的阻值为：R2=U2I=2V0.4A=5Ω；
(2)由I=UR知可得R1两端的电压为：U1=IR1=0.4A×10Ω=4V，
因串联电路中总电压等于各分电压之和，所以电源电压为：U=U1+U2=4V+2V=6V；
(3)通电10s电阻丝R1产生的热量：Q1=I2R1t=(0.4A)2×10Ω×10s=16J。
76.如图是某家用电热水器的电路图，温控开关S1可根据水温自动切换加热和保温两种状态，R1、R2是发热电阻。热水器主要参数如表。[水的比热容为4.2×103J/(kg⋅℃)]
额定电压
220V
容积
30L
加热功率
2000W
保温功率
800W
(1)R2的阻值为多大？
(2)水箱中装有质量为20kg，初温为25℃的水，加热使温度升高到55℃，水需要吸收多少热量？
(3)加热状态下，水温升高到55℃时，热水器正常工作了35min，求加热效率是多少？
【答案】(1)当开关S接a时，电路中只有R1工作，电路中的总电阻最小，是加热状态，由P=UI=U2R可得，R1的阻值：R1=U2P加热=(220V)22000W=24.2Ω，当开关S接b时，R1、R2串联在电路中，电路的总电阻最大，是保温状态，此时电路的总电阻：R总=U2P保温=(220V)2800W=60.5Ω，
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，所以，R2的阻值：R2=R总−R1=60.5Ω−24.2Ω=36.3Ω；
(2)水吸收的热量：Q吸=cm(t2−t1)=4.2×103J/(kg⋅℃)×20kg×(55℃−25℃)=2.52×106J；
(3)由P=Wt可得，加热35min消耗的电能：W=P加热t=2000W×35×60s=4.2×106J，
电热水器的加热效率：η=Q吸W×100%=2.52×106J4.2×106J×100%=60%。
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