人教版九年级全册第十八章 电功率第4节 焦耳定律精品精练

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学习目标
1.能通过生活实例，认识电流的热效应。
2.能在实验的基础上引出焦耳定律，会用焦耳定律进行计算。
3.通过学习电热的利用和防止，学会辩证的看问题。
02
预习导学
一、焦耳定律：
1.焦耳定律：电流通过导体产生的热量跟 电流平方 成正比，跟导体的 电阻 成正比，跟 通电时间 成正比。
2.计算公式：
（1）Q=I2Rt（适用于所有纯电阻电路）；
（2）对于纯电阻电路可推导出：
①串联电路中常用公式：Q=I2Rt；
并联电路中常用公式：
②无论用电器串联或并联；计算在一定时间所产生的总热量常用公式：
Q= Q1+Q2+…Qn
③思路点拨电灯、电炉等电热器问题时往往使用：
3.实验：研究电流通过导体产生的热量跟那些因素有关；
4.方法：根据煤油在玻璃管里上升的高度来判断电流通过电阻丝通电产生电热的多少。
（1）实验采用煤油的目的：煤油比热容小，在相同条件下吸热温度升高的快；
（2）应用：电热器；是利用 电流热效应 而制成的发热设备；
主要有烤箱、电炉、电热毯、电熨斗等。
5.电动机：
（1）消耗的总电能时，用公式：W=UIt；
（2）计算电动机产生的热：Q=I2Rt。
03
探究提升
知识点一：探究电流通过导体产生的热量跟那些因素有关的实验
【探究重点】
【实验目的】研究电流通过导体产生的热量跟那些因素有关？
【实验方法】控制变量法，转换法。
【实验原理】根据煤油在玻璃管里（温度计示数变化）上升的高度来判断电流通过电阻丝通电产生电热的多少 。
【实验器材】密闭容器两个、U形管两个、导线若干、不同阻值电阻丝若干、电源。
【实验步骤】

图1 图2
= 1 \* GB3 ①电流产生的热量与电阻的关系
如图1所示，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。两个密闭容器中都有一段电阻丝，右边容器中的电阻比较大。
两容器中的电阻丝串联起来接到电源两端，通过两段电阻丝的电流相同。通电一定时间后，比较两个U形管中液面高度的变化。你看到的现象说明了什么?
【实验结论】在电流相同、通电时间相同的情况下，电阻越大，这个电阻产生的热量越多。
= 2 \* GB3 ②电流产生的热量与电流大小的关系
如图2所示，两个密闭容器中的电阻一样大，在其中一个容器的外部，将一个电阻和这个容器内的电阻并联，因此通过两容器中电阻的电流不同。在通电时间相同的情况下，观察两个U形管中液面高度的变化。你看到的现象说明了什么?
【实验结论】在电阻相同、通电时间相同的情况下，通过一个电阻的电流越大，这个电阻产生的热量越多。
【例题精讲】（2023•泰州）小华将电阻丝R1和R2（R1＞R2）分别浸没在质量和初温均相同的煤油中，按如图所示接入电路，开关闭合后，通过两电阻丝的 相等，根据温度计示数的变化可比较电阻丝产生 的多少，通电一段时间，发现甲瓶中温度计的示数上升 。
【答案】电流；热量；多。
【思路点拨】（1）电流产生的热量跟电流大小、电阻大小、通电时间有关。串联电路中电流处处相等，同时也控制通电时间相等，可以探究电流产生热量多少跟电阻大小的关系。
（2）根据温度计示数的变化，判断电流产生热量的多少。
（3）电流产生的热量跟电流大小、电阻大小、通电时间有关。在电流和通电时间相等时，电阻越大，电流产生的热量越多。
【解析】（1）电流产生的热量跟电流大小、电阻大小、通电时间有关。探究电流产生热量多少跟电阻的关系，控制电流和通电时间相同，两个电阻串联时，两个电阻的电流相等，通电时间相等。
（2）煤油的初温和质量都相同，根据温度计示数的变化可比较电阻丝产生热量的多少；
（3）在电流和通电时间相等时，电阻越大，电流产生的热量越多，已知R1＞R2，所以通电一段时间，发现甲瓶中温度计的示数上升多。
故答案为：电流；热量；多。
【点评】掌握电流产生热量多少的影响因素，利用控制变量法和转换法探究电流产生热量多少跟各因素之间的关系。
【巩固训练】（2023•北京）小京用如图所示的电路探究电流通过导体产生的热量与导体的电阻是否有关，其中两个烧瓶完全相同，瓶内装有质量和初温相同的煤油、相同的温度计A和B、阻值不等的电阻丝R1和R2。
（1）该实验采用串联电路可以控制 相同和 相同。
（2）闭合开关一段时间，两支温度计示数的变化量不相等，实验结论是： 。
【答案】（1）电流；通电时间；（2）电流通过导体产生的热量与导体的电阻有关。
【解析】（1）该实验采用串联电路可以控制电流相同和通电时间相同。
（2）闭合开关一段时间，两支温度计示数的变化量不相等，实验结论是：电流通过导体产生的热量与导体的电阻有关。
故答案为：（1）电流；通电时间；（2）电流通过导体产生的热量与导体的电阻有关。
知识点二：焦耳定律
【探究重点】
1、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)。
2、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：
【例题精讲】（2023•福建）下列利用电流热效应工作的用电器是（ ）
A．电视机B．电风扇C．电脑D．电炉
【答案】D
【思路点拨】电流的热效应：电流通过导体要发热，这叫做电流的热效应，如电灯、电炉、电烙铁、电焊等都是电流的热效应的例子。
【解析】A．电视机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A不符合题意；
B．电风扇工作时主要把电能转化为机械能，不是利用电流热效应工作的，故B不符合题意；
C．电脑工作时主要把电能转化为光能和声能，不是利用电流热效应工作的，故C不符合题意。
D．电炉工作时把电能转化为内能，利用电流的热效应工作，故D符合题意。
故选：D。
【点评】本题主要考查学生对电流的热效应，以及电能和其它形式能的相互转化，利用热效应工作的电器特点是把电能主要转化成内能，是一道基础题。
【巩固训练】（2023•仙桃）某款电热杯有高、中、低三挡，简化电路如图所示，S1、S2不能同时闭合，R1的阻值为2.5Ω。只闭合S3时，电路中的电流为2A。下列说法正确的是（ ）
A．电源电压为10V
B．只闭合S1、S3时，电热杯处于低温挡
C．只闭合S3时，电热杯工作1min产生的热量为600J
D．加热100g水，水温由25℃升高到35℃，水吸收的热量为420J
【答案】C
【解析】A、只闭合S3时，电路为R1的简单电路，电路中的电流为2A，R1的阻值为2.5Ω，根据欧姆定律可得电源电压U＝I1R1＝2A×2.5Ω＝5V，故A错误；
B、闭合S1、S3时，两电阻并联接入电路，并联电路总电阻小于任一分电阻，根据P＝可知电热杯消耗的功率最大，处于高温挡，故B错误；
C、只闭合S3时，电热杯工作1min产生的热量Q＝W＝UI1t＝5V×2A×60s＝600J，故C正确；
D、加热100g水，水温由25℃升高到35℃，水吸收的热量为Q′＝cmΔt＝4.2×103J/（kg•℃）×100×10﹣3kg×（35℃﹣25℃）＝4200J，故D错误。
故选：C。
0401
强化训练
1．（2023•滨湖区校级模拟）如图所示，甲、乙是两个完全相同的烧瓶，烧瓶内装有等质量的液体（液体未画出），电阻丝R甲、R乙分别浸没在两烧瓶的液体中，温度计显示液体的温度，下列说法正确的是（ ）
A．若要探究电阻大小对电热的影响，则应在甲瓶装入水，乙瓶中都装入煤油，且R甲≠R乙
B．若要探究电阻大小对电热的影响，电流产生的热量可通过加热时间来反映
C．若要比较水和煤油的比热容大小，则应在甲、乙两瓶中分别装入水和煤油，且R甲＝R乙
D．若要比较水和煤油的比热容大小，液体吸收的热量可通过温度计示数的变化比较
【答案】C
【解析】
AB、要探究电阻大小对电热的影响，由控制变量法，要控制通过电阻的电流和通电时间相同，只改变电阻的大小；电阻丝产生的热量不易直接观察，可使等质量初温相同的液体（煤油）吸收相同的热量，根据Δt＝，由温度变化确定产生的热量多少，则应在甲、乙两瓶中都装入煤油，且R甲≠R乙，故AB错误；
CD、比较水和煤油的比热容大小时，烧瓶内应分别装有质量相同的水和煤油，要使它们在相同的时间内吸收相同的热量，比较温度的变化，温度变化小的吸热能力强。因两电阻串联，通过两电阻丝的电流相等，通电时间也相同，根据Q＝I2Rt，为控制吸热相同，故R甲＝R乙，故C正确，D错误。
故选：C。
2．（2023•市南区二模）甲、乙两电热器的电阻之比为4：3，通过的电流之比为1：2，通电时间之比为3：2，则产生热量之比为（ ）
A．2：1B．2：9C．9：2D．1：2
【答案】D
【解析】由题意可知，I甲：I乙＝1：2，t甲：t乙＝3：2，R甲：R乙＝4：3，
由Q＝I2Rt可得，电流通过甲、乙两个电热器产生的热量之比：
＝＝（）2××＝（）2××＝。
故选：D。
3．（2023•雁塔区校级模拟）如图所示，电源电压恒为5V，电压表的量程为“0～3V“，电流表的量程为“0～0.6A”，滑动变阻器的规格为“20Ω 1A”，灯泡标有“3V 1.8W”字样。闭合开关，在电路安全的情况下（不考虑灯丝电阻的变化），则下列说法中正确的是（ ）
A．滑片向左移动时，电压表示数变大
B．滑动变阻器的电阻允许调节的范围是0～20Ω
C．小灯泡正常发光2s内，变阻器产生的电热为3.6J
D．电压表示数的变化范围是1V～3V
【答案】D
【解析】A、由电路图可知，滑动变阻器与灯泡串联，电压表测灯泡两端的电压，电流表测电路中的电流，
滑片向左移动时，接入电路中的电阻变大，电路中的总电阻变大，
由I＝可知，电路中的电流变小，
由U＝IR可知，灯泡两端的电压变小，即电压表的示数变小，故A错误；
B、电压表的示数等于灯泡的额定电压UL＝3V时，
由P＝UI可得，通过灯泡的电流：
IL＝＝＝0.6A，
因串联电路中各处的电流相等，且电流表的量程为0～0.6A，滑动变阻器允许通过的最大电流为1A，
所以，电路中的最大电流为I大＝0.6A，电压表的最大示数为3V，
此时灯泡正常发光，滑动变阻器接入电路中的电阻最小，
因串联电路中总电压等于各分电压之和，
所以，滑动变阻器两端的电压：
U滑＝U﹣UL＝5V﹣3V＝2V，
滑动变阻器接入电路中的最小阻值：
R滑小＝＝≈3.33Ω，
则滑动变阻器的电阻允许调节的范围是3.33Ω～20Ω，故B错误；
C、小灯泡正常发光2s内，变阻器产生的电热：
Q＝W＝U滑I大t＝2V×0.6A×2s＝2.4J，故C错误；
D、灯泡的电阻：
RL＝＝＝5Ω，
当滑动变阻器接入电路中的电阻最大时，电路中的电流最小，电压表的示数最小，
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，
所以，电路中的最小电流：
I小＝＝＝0.2A，
则电压表的最小示数：
UL′＝I小RL＝0.2A×5Ω＝1V，
所以，电压表示数的变化范围是1V～3V，故D正确。
故选：D。
4．（2023•江岸区校级模拟）如图所示，在探究电流通过导体时产生热量的多少跟什么因素有关的实验装置中，两个透明容器中分别接入了电阻丝R1和R2，且密封着等量的空气。将导线a和b接入电路进行实验，下列说法正确的是（ ）
A．U形管中液面的变化是由于液体的热胀冷缩造成的
B．实验前要保证U形管中液面相平，此时U形管就是连通器
C．若R1和R2阻值都是5Ω，则R1和R2产生的热量之比是2：1
D．若R1和R2阻值是10Ω，也可以探究电流通过导体产生的热量与电流的关系
【答案】D
【解析】A、根据转换法，U形管中液面的变化是由于气体的热胀冷缩造成，故A错误；
B、因U形管一端是封闭的，不是连通器，B错误；
CD、图中右侧两电阻并联后再与左侧电阻串联，若R1和R2阻值是10Ω，根据并联和串联电路电流的规律，通过左侧容器中电阻的电流大小大于通过右侧容器中电阻的电流，而通电时间相同，可以探究电流通过导体产生的热量与电流的关系，故D正确；
若R1和R2阻值都是5Ω，即两容器内的电阻均为5Ω，设通过左侧容器内的电阻的电流为I，根据并联电路电压的规律及欧姆定律可知，通过右侧两电阻的电流相等，根据串联和并联电路电流的规律可知，通过R2的为0.5I，Q根据Q＝I2Rt可知，在电阻和通电时间相同的条件下，产生的热量与电流的平方成正比，故R1和R2产生的热量之比是4：1，故C错误。
故选：D。
5．（2023•徐州模拟）如图甲所示的电路中，电源电压保持不变，闭合开关S后，滑片P从b端移动到a端的过程中，电压表示数U与电流表示数I的关系图象如图乙所示，下列判断正确的是（ ）
A．电源电压为8V
B．R1的阻值为40Ω
C．当滑片P移至中点时，电路消耗的总功率为3.6W
D．当滑片P在b端时，通电10s后R1上产生的热量是4J
【答案】C
【解析】由图甲可知，两电阻串联，电压表测R2两端的电压，电流表测电路中的电流。
（1）当滑片于a端时，变阻器接入电路电阻为0，电路中的电流最大，由图乙可知I1＝0.6A，
由I＝可得，电源电压：U＝I1R1＝0.6A×R1﹣﹣﹣﹣﹣①
当滑片于b端时，变阻器接入电路中的电阻最大，电路中的电流最小，由图乙可知最小电流I2＝0.2A，此时变阻器两端的电压U2＝8V，
则滑动变阻器的最大阻值：R2＝＝＝40Ω；
因串联电路中总电压等于各分电压之和，
所以电源电压：U＝I2R1+U2＝0.2A×R1+8V﹣﹣﹣﹣﹣②
因电源电压不变，由①②可得：0.6A×R1＝0.2A×R1+8V，
解得：R1＝20Ω，电源电压：U＝0.6A×R1＝0.6A×20Ω＝12V，故AB错误；
（2）当滑片P移至中点时，电路消耗的总功率为：
P总＝＝＝3.6W，故C正确；
（3）当滑片P在b端时，变阻器接入电路中的电阻最大，电路中的电流最小为I2＝0.2A，
通电10s后R1上产生的热量：
Q＝I22R1t＝（0.2A）2×20Ω×10s＝8J，故D错误。
故选：C。
6．（2023•岱岳区一模）如图甲，电源电压保持不变，小灯泡上标有“4V”字样，电流表的量程为0～0.6A，如图乙是小灯泡的电流随其电压变化的图象。滑动变阻器R1的最大阻值为20Ω，定值电阻R2的阻值为10Ω。当闭合S和S2、断开S1、滑片移到中点时，小灯泡L恰好正常发光。则下列说法正确的是（ ）
①电源电压为9V
②闭合S和S1，断开S2，滑动变阻器移动到b端时，1min电流通过R2产生的热量为540J
③闭合S和S2，断开S1，当小灯泡的功率为0.8W时，滑动变阻器消耗的功率为3.6W
④闭合S和S2，断开S1，滑片移到中点时，用一个“4V 0.5W”的灯泡L'替换L，则L'将会烧毁
A．只有①②正确B．只有①④正确C．只有②③正确D．只有①③正确
【答案】B
【解析】①闭合S和S2，断开S1，滑片移到中点时，小灯泡和滑动变阻器串联，此时灯泡正常发光，即灯泡两端的电压为4V，由图象可知，灯泡的额定电流是0.5A，
由欧姆定律可知，灯泡电阻：RL＝＝＝8Ω，
由串联电路的电阻特点可知，此时电路的总电阻：R＝R1+RL＝×20Ω+8Ω＝18Ω，
则电源电压：U＝IR＝0.5A×18Ω＝9V，故①正确；
②闭合S和S1，断开S2，此时定值电阻和滑动变阻器串联，滑动变阻器移动到b端时，滑动变阻器接入电路的电阻最大，
由串联电路的电阻特点和欧姆定律可知，此时电路中的电流：I小＝＝＝＝0.3A，
1min电流通过R2产生的热量：Q＝I小2R2t＝（0.3A）2×10Ω×1×60s＝54J，故②错误；
③闭合S和S2，断开S1，当灯泡的功率为0.8W时，由图乙和P＝UI可知，灯泡两端电压是2V，通过灯泡的电流是0.4A，此时灯泡的功率：PL＝ULIL＝2V×0.4A＝0.8W符合题意，
由串联电路的电压特点可知，滑动变阻器两端的电压：U1＝U﹣U＝L9V﹣2V＝7V，
由串联电路的电流特点可知，通过滑动变阻器的电流：I1＝IL＝0.4A，
滑动变阻器消耗的功率：P＝UI＝7V×0.4A＝0.28W，故③错误；
④由P＝UI＝可知，“4V 0.5W”灯泡的电阻：RL′＝＝＝32Ω，
滑动变阻器的滑片在中点时，原来灯泡的电阻是8Ω，现在灯的电阻是32Ω，由串联电路的分压原理可知，此时灯泡分得的电压变大，即灯泡两端电压大于4V，因此L'将会烧毁，故④正确；
综上所述只有①④正确，故B正确。
故选：B。
7．（2023•射洪市校级模拟）如图所示，电源电压12V保持不变，小灯泡标有“4V 1.6W”字样（灯丝电阻不受温度影响），滑动变阻器标有“50Ω 1A”字样，电流表量程为0～0.6A，电压表量程为0～3V。闭合开关，保证各元件不损坏，下列说法正确的是 （ ）
①移动滑动变阻器滑片，小灯泡可能正常发光
②电路中消耗的最大功率为4.8W
③滑动变阻器两端电压变化范围为9～10V
④当滑动变阻器滑片P置于b端时，滑动变阻器通电1min产生的热量为120J
A．只有③④B．只有①③C．只有②④D．只有①②
【答案】A
【解析】由图知，滑动变阻器与L串联，电压表测灯泡L两端的电压，电流表测电路中电流。
①移动滑动变阻器的滑片，由于电压表的量程为0～3V，所以小灯泡两端的最大电压为3V，小于小灯泡的额定电压，所以小灯泡不能正常发光，故①错误；
②由P＝UI可知，灯光正常发光电流为：IL＝＝＝0.4A，
灯泡电阻为：RL＝＝＝10Ω，
由于电压表的量程为0～3V，所以小灯泡两端的最大电压为3V，
通过小灯泡的最大电流为：IL′＝＝＝0.3A＜IL＝0.4A，
由于滑动变阻器允许通过的最大电流为1A，电流表的量程为0～0.6A，
所以电路中的最大电流为I大＝IL′＝0.3A，
电路中消耗的最大功率为：P大＝UI大＝12V×0.3A＝3.6W，故②错误；
③当电压表示数为3V时，灯泡两端的电压最大，由串联电路电压的规律知，滑动变阻器两端的最小电压为：U滑小＝U﹣UV大＝12V﹣3V＝9V；
当滑动变阻器滑片P置于b端时，滑动接入电路的电阻最大，
根据串联电路电阻的规律可知，电路中的最大电阻：R大＝R滑大+RL＝50Ω+10Ω＝60Ω，
电路中的最小电流为：I小＝＝＝0.2A，
由I＝可知，滑动变阻器两端的最大电压为：U滑大＝I小R滑大＝0.2A×50Ω＝10V，
故滑动变阻器两端电压变化范围为9～10V，故③正确；
④当滑动变阻器滑片P置于b端时，滑动变阻器通电1min产生的热量为：Q＝I小2Rt＝（0.2A）2×50Ω×60s＝120J，故④正确。
故选：A。
8．（2023•陇县三模）一台热水器有高温、中温、低温三挡，内部简化电路如图所示，R1和R2均为电热丝。R1＝88Ω，R2＝22Ω。下列说法不正确的是（ ）
A．当闭合S1，并将S2拨至位置a时，热水器处于高温挡
B．当断开S1，并将S2拨至位置b时，热水器处于低温挡
C．热水器处于中温挡的功率为500W
D．热水器以低温挡正常工作10min，电热丝产生的热量为2.64×105J
【答案】C
【解析】AB、根据串并联电路的电阻特点可知，当开关S1闭合，S2接a时，R1、R2并联，电路中的总电阻最小，由P＝可知，电路中的总功率最大，热水器处于高温挡；
当断开S1，并将S2拨至位置b时，R1、R2串联，电路中的总电阻最大，总功率最小，热水器处于低温挡；
当开关S1闭合，S2接b时，只有R1工作，热水器处于中温挡，故AB正确；
C、热水器处于中温挡的功率：P中温＝＝＝550W，故C错误；
D、根据串联电路的电阻特点可知，低温挡时电路中的总电阻：R＝R1+R2＝88Ω+22Ω＝110Ω，
热水器以低温挡正常工作10min，电热丝产生的热量：Q＝W＝t＝×10×60s＝2.64×105J，故D正确。
故选：C。
9．（2023•淄川区模拟）如图甲所示是额定电压为12V的小灯泡L的I﹣U关系图象，L与电阻R接入图乙所示的电路中。只闭合开关S，电流表的示数为0.3A，再闭合开关S1，电流表的示数为0.9A。下列说法正确的是（ ）
A．此时小灯泡的电阻是30Ω
B．电路的电源电压是12V
C．整个电路的消耗的电功率是3.6W
D．通电10s电阻R产生的热量是36J
【答案】D
【解析】AB、只闭合开关S，电路为小灯泡的简单电路，电流表测量电路电流。再闭合开关S1，定值电阻和小灯泡并联，电流表测量干路电流，根据并联电路的特点可知通过小灯泡的电流不变，为0.3A，从图中可知此时灯泡两端的电压为6V，则电源电压为6V，根据欧姆定律可知灯泡电路为：
RL＝＝＝20Ω，故AB错误；
C、整个电路的电功率为：P＝UI＝6V×0.9A＝5.4W，故C错误；
D、由并联电路电流的规律知通过定值电阻R的电流为：IR＝I﹣IL＝0.9A﹣0.3A＝0.6A，
通电10s电阻R产生的热量是：Q＝W＝UIRt＝6V×0.6A×10s＝36J，故D正确。
故选：D。
1．（2023•泰安）如图所示的电路中，电源电压U恒定，灯泡L上标有“2.5V 1.25W”字样（忽略温度对灯丝电阻的影响），定值电阻R1阻值为15Ω，滑动变阻器R2的规格为“20Ω 1A”，电流表量程为0～0.6A，电压表量程为0～3V。闭合开关S，断开开关S1、S2，在确保电路各元件安全的情况下，滑动变阻器接入电路的最小阻值为R2′，当滑动变阻器滑片移至中点时，电流表示数为0.3A；闭合开关S、S1、S2，在确保电路各元件安全的情况下，滑动变阻器在电路中消耗的最大功率为P，定值电阻R1在10s内产生的热量为Q。下列说法中（ ）
①U＝6V
②R2′＝4Ω
③P＝1.35W
④Q＝27J
A．只有①④正确B．只有②③正确
C．只有①③正确D．只有②③④正确
【答案】B
【解析】（1）闭合开关S，断开开关S1、S2，灯泡和滑动变阻器串联接入电路，电流表测通过电路的电流，电压表测灯泡两端的电压，
在确保电路各元件安全的情况下，滑动变阻器接入电路的最小阻值为R2′，当滑动变阻器滑片移至中点时，滑动变阻器接入电路的电阻为×20Ω＝10Ω，电流表示数为0.3A，根据欧姆定律可得滑动变阻器两端的电压＝IR2＝0.3A×10Ω＝3V；
灯泡的电阻RL＝＝＝5Ω，
此时灯泡两端的电压UL′＝IRL＝0.3A×5Ω＝1.5V，
串联电路总电压等于各部分电压之和，则电源电压U＝UL′+U2＝1.5V+3V＝4.5V，故①错误；
灯泡正常发光的电流IL＝＝＝0.5A，
电流表量程为0～0.6A，串联电路各处电流相等，所以通过电路的最大电流为0.5A，
根据欧姆定律可得电路最小总电阻R＝＝＝9Ω，
串联电路总电阻等于各部分电阻之和，则滑动变阻器接入电路的最小阻值为R2′＝R﹣RL＝9Ω﹣5Ω＝4Ω，故②正确；
（2）闭合开关S、S1、S2，两电阻并联接入电路，电流表测干路电流，根据电流表的量程可知通过干路的最大电流为0.6A，
并联电路各支路两端电压相等，根据欧姆定律可得通过定值电阻的电流I1＝＝＝0.3A，
并联电路干路电流等于各支路电流之和，通过滑动变阻器的最大电流I2＝I′﹣I1＝0.6A﹣0.3A＝0.3A，
滑动变阻器在电路中消耗的最大功率为P＝UI2＝4.5V×0.3A＝1.35W，故③正确；
定值电阻R1在10s内产生的热量为Q＝W＝UI1t＝4.5V×0.3A×10s＝13.5J，故④错误。
故选：B。
2．（2023•广安）如图甲所示，电源电压保持不变，闭合开关S，滑动变阻器的滑片P从a端移至b端的过程中、R1消耗的电功率P随R1阻值变化关系如图乙所示。下列思路点拨错误的是（ ）
A．定值电阻R2为10Ω
B．电源电压为12V
C．滑片P置于b端时，闭合开关S，电压表的示数为10V
D．滑片P置于b 端时，闭合开关S，通电1分钟R2产生的热量为24J
【答案】C
【解析】由图甲可知，R1、R2串联，电压表测量R2两端的电压，电流表测量电路中的电流；
AB、闭合开关S，滑动变阻器的滑片P从a端移至b端的过程中，
由图乙可知，当滑动变阻器R1的阻值为10Ω，R消耗的电功率为3.6W，
由P＝I2R可知，此时电路中的电流：I1＝＝＝0.6A；
根据串联电路的电压特点和欧姆定律可知，电源电压：U＝I1R2+I1×10Ω＝0.6A×R2+0.6A×10Ω……①
由图乙可知，当滑动变阻器R1的滑片移动b端时，阻值最大为50Ω，R消耗的电功率为2W，
由P＝I2R可知，此时电路中的电流：I2＝＝＝0.2A；
根据串联电路的电压特点和欧姆定律可知，电源电压：U＝I2R2+I2×50Ω＝0.2A×R2+0.2A×50Ω……②
联立①②两式解得：电源电压U＝12V，R2的阻值：R2＝10Ω，故AB正确；
C、滑片P置于b端时，电流I2＝0.2A，R2两端的电压：U2＝I2R2＝0.2A×10Ω＝2V，即电压表的示数为2V，故C错误；
D、滑片P置于b 端时，闭合开关S，通电1分钟R2产生的热量：Q2＝W2＝U2I2t＝2V×0.2A×1×60s＝24J，故D正确。
故选：C。
3．（2023•宿迁）某型号电饭锅有“高温烧煮”和“保温焖饭”两挡，其电路如图所示。当开关S置于1时，电流表示数为5A，此时电饭锅处于 挡，在此挡位下加热2.2kg的水，使其温度升高10℃，用时100s，电饭锅的加热效率为 ；当开关S置于2时，电流表的示数为0.1A，R的阻值为 Ω。若从做饭快的角度考虑，应选择功率更 的电饭锅。[c水＝4.2×103J/（kg•℃）]
【答案】高温烧煮；84%；2156；高。
【解析】（1）当开关S置于1挡时，电阻R短路，为R0的简单电路，当开关S置于2挡时，两电阻串联，由于串联电阻总电阻大于其中任一电阻，所以根据P＝可知，开关S置于1挡时，电路电阻最小，电路消耗的电功率最大，即电饭锅处于高温烧煮挡；
（2）高温烧煮挡加热100s，消耗电能为：
W＝UI高温t＝220V×5A×100s＝1.1×105J；
加热2.2kg的水，使其温度升高10℃，水吸收的热量为：
Q吸＝c水mΔt＝4.2×103J/（kg•℃）×2.2kg×10℃＝9.24×104J；
该电饭锅的热效率为：
η＝×100%＝×100%＝84%；
（3）当开关S置于1挡时，电阻R短路，为R0的简单电路，此时电流表示数为5A，那么R0的阻值为：
R0＝＝＝44Ω，
当开关S置于“2”挡时，电路的为串联电路，此时电路总电阻为：
R总＝＝＝2200Ω，
那么R电阻为：
R＝R总﹣R0＝2200Ω﹣44Ω＝2156Ω，
（4）做一次饭需要消耗的热量一定，由W＝Pt可知，若做饭快，即用时少，应选择功率更高的电饭锅。
故答案为：高温烧煮；84%；2156；高。
4．（2023•辽宁）小明为了探究电流产生的热量与电流大小的关系，利用阻值相等的电阻丝R1、R2、R3，设计了如图甲所示电路，将电阻丝R3和 （填“R1”或“R2”）分别放在如图乙所示的两个相同装置中，实验通过U形管中 反映电阻丝产生热量的多少。通过实验思路点拨可知，当电阻和通电时间相同时，通过电阻的电流越大，这个电阻产生的热量越 。
【答案】R₁、液面高度变化；多。
【解析】图中右侧两电阻并联后再与左侧电阻串联，三个电阻大小相等，根据并联和串联电路电流的规律，通过左侧电阻R1的电流大于通过右侧电阻R3的电流，而通电时间相同，故可以研究电流产生的热量与电流的关系；
实验中可以通过分别观察两个U形管中液面高度差变化来比较电流通过电阻丝所产生热量的多少；
通过实验思路点拨可知，在电阻和通电时间一定时，通过导体的电流越大，导体产生的热量越多。
故答案为：R₁、液面高度变化；多。
5．（2023•辽宁）用如图所示的装置可探究电流产生热量与 （填“电流”或“电阻”）的关系，若通过R2的电流为1A，通电1min，R2产生的热量为 J。若将R3更换为10Ω的电阻， （填“仍能”或“不能”）完成该实验探究。
【答案】电流；300；仍能。
【解析】由图可知，R1与R3并联后与R2串联，根据串、并联电路电流特点可知，通过R1小于通过R2的电流，R1和R2电阻相同，所以可以探究电流产生的热量与电流大小的关系；
通电1min，R2产生的热量：Q2＝I2R2t＝（1A）2×5Ω×1×60s＝300J；
若将R3更换为10Ω的电阻，电阻的分流作用还在，仍能完成该实验探究。
故答案为：电流；300；仍能。
6．（2023•营口）图中是探究电流通过导体产生的热量与 （选填“电流”或“电阻”）关系的装置；装置中的U形管 （选填“是”或“不是”）连通器；电流通过电阻R2与R1产生的热量之比为 。
【答案】电流；不是；1：4
【解析】根据题图可知：两个电阻的阻值相等，R1在干路中，R2在支路中，干路中的电流是支路中的两倍。所以图中是探究电流通过导体产生的热量与电流关系的装置；图中的两个U形管上端不都是开口的，所以装置中的U形管不是连通器；根据焦耳定律Q＝I2Rt，电流通过电阻R2与R1产生的热量之比为1：4。
故答案为：电流；不是；1：4。
7．（2023•济宁）电流做的功跟电压、电流和通电时间三个因素都有关。小明想通过实验验证电功跟电压的关系，选用的器材如图所示。其中甲、乙两玻璃瓶内装有初始温度相同、等质量的煤油，两电阻丝阻值不同（R1＞R2）。
（1）将两根电阻丝串联后接入电路中，可控制 和 相等；
（2）通电一段时间后，通过观察 来比较电流做功多少；
（3）通过实验发现：在相同时间内，电流通过电阻丝 （选填“R1”或“R2”）做的功多；
（4）若R1两端的电压为3V，电路中的电流为0.4A，则10s内电流通过R1做的功为 J。
【答案】（1）电流；通电时间；（2）煤油升高的温度；（3）R1；（4）12。
【解析】（1）由图可知，R1、R2串联，根据串联电路的特点可知，通过R1、R2的电流相等，而且R1、R2同时工作，所以可控制两根电阻丝的电流和通电时间相同；
（2）在这个实验中，小明是通过观察比较煤油升高的温度来比较电流做功多少的；
（3）通过R1、R2的电流大小相等，通电时间相同，由于R1＞R2，由Q＝I2Rt可知，电流通过电阻丝R1产生的热量多，则表示R1做的功多；
（4）10s内电流通过R1做的功：W＝UIt＝3V×0.4A×10s＝12J。
故答案为：（1）电流；通电时间；（2）煤油升高的温度；（3）R1；（4）12。
8．（2023•娄底）如图甲是一款采用增压技术的挂烫机，简化电路如图乙，电源电压为220V，R1、R2是电热丝，R1＝55Ω，R2＝110Ω。开关S接2、3时处于慢热挡；开关S接3、4时处于速热挡。求：
（1）挂烫机慢热过程中，电路中的电流；
（2）挂烫机慢热工作1min，电热丝产生的热量；
（3）挂烫机速热过程中的总电功率。
【答案】（1）挂烫机慢热过程中，电路中的电流为4A；
（2）挂烫机慢热工作1min，电热丝产生的热量为5.28×104J；
（3）挂烫机速热过程中的总电功率为1320W。
【解析】（1）由电路图可知，开关S接2、3时处于慢热挡，只有电热丝R1接入电路中，则电路中的电流为：
I＝＝＝4A；
（2）t＝1min＝60s，
电热丝产生的热量为：
Q＝I2R1t＝（4A）2×55Ω×60s＝5.28×104J；
（3）开关S接3、4时处于速热挡，两电电热丝并联，
R1的电功率为：P1＝UI1＝＝＝880W；
R2的电功率为：P2＝UI2＝＝440W；
挂烫机速热过程中的总电功率为：P＝P1+P2＝880W+440W＝1320W。
答：（1）挂烫机慢热过程中，电路中的电流为4A；
（2）挂烫机慢热工作1min，电热丝产生的热量为5.28×104J；
（3）挂烫机速热过程中的总电功率为1320W。