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物理九年级上册第五节 焦耳定律课堂检测
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这是一份物理九年级上册第五节 焦耳定律课堂检测，共21页。试卷主要包含了0分），【答案】D，【答案】C等内容，欢迎下载使用。
14.5焦耳定律同步练习鲁教版（五四制）初中物理九年级上册
一、单选题（本大题共10小题，共20.0分）
1. 探究“电流通过导体时产生的热量与哪些因素有关”时，两个相同的透明容器中密封着质量相等的空气，用电阻R1、R2对容器中的空气进行加热，如图所示。下列说法中正确的是( )
①该装置是探究电流产生的热量与电阻大小的关系
②实验时通过装置中R1与R2的电流相同
③电流产生的热量越多，U形管内液面高度差越大
④通电一段时间后左右两边容器内电阻产生的热量之比是4：1
A. 只有①② B. 只有②③ C. 只有①④ D. 只有③④
2. 某电炉子在工作时，发现与之相连导线的温度过高。在以下的解决方法中，你认为切实可行的是( )
A. 缩短用电器工作时间 B. 减小通过用电器电流
C. 换用更粗的相连导线 D. 换用电压更低的电源
3. 焦耳24岁时，首先把电阻丝放入玻璃管内，做成一个电热器。然后把电热器放入一个玻璃瓶中，瓶中装有已知质量的水。给电热器通电并开始计时，从插在水中的温度计可随时观察到水温的变化。同时，他用电流计测出电流的大小。焦耳把这种实验做了一次又一次，获取大量数据归纳得出焦耳定律。下列有关说法正确的是
A. 焦耳定律只适用于电阻丝的电路
B. 焦耳在实验时用水吸收的热量来替代电阻丝产生的热量，是用了控制变量法
C. 焦耳借助玻璃管做成电热器是因为玻璃是导体
D. 焦耳实验得到电流产生的热量与电流的二次方、电阻、通电时间成正比
4. 下列电路中，已知R1、R2为加热电阻，电源电压相等，且R1
C. D.
5. 计算电流通过电风扇产生的热量，下面公式选用正确的是( )
A. UIt B. U2Rt
C. I2Rt D. 前面三个都可以
6. 当把电炉子通过导线连接到电路里，电炉丝和导线通过的电流相同，电炉丝很快就热得发红，而导线却几乎不热，请你根据这个现象提出一个最有探究价值且易于探究的科学问题( )
A. 电流通过电炉丝产生的热量跟哪些因素有关
B. 电流通过导体产生的热量跟电流的大小有什么关系
C. 电流通过导体产生的热量跟导体的电阻有什么关系
D. 电流通过导体产生的热量跟通电时间有什么关系
7. 如图所示是电阻甲和乙的U-I图象，下列说法正确的是( )
A. 甲的电阻值保持10Ω不变
B. 乙的电阻值保持20Ω不变
C. 甲、乙并联接在电压为2V电源上时，乙的功率为0.4W
D. 甲、乙串联通过电路中电流为0.2A时，经过1s的时间，电阻甲产生的热量为0.6J
8. 下列家用电器中，利用电流的热效应为我们服务的是( )
A. 电视机 B. 洗衣机 C. 电风扇 D. 电熨斗
9. 如图甲是在新冠肺炎疫情期间提供给老年人使用的充电式暖宝宝，其简化电路图如图乙所示，R1和R2均为发热电阻，该充电式暖宝宝可以通过S1、S2、S3，三个开关的断开与闭合实现三个挡位(高温、中温、低温)的变化，只闭合S2时，该档对应功率为22W；只闭合S1时，该档对应功率为44W，则以下说法正确的是( )
A. 只闭台S1时为高温挡
B. R1和R2阻值之比为1：2
C. 低温挡和高温挡的功率之比为1：4
D. 以中温挡发热100s产生的热量为2200J
10. 某型号电吹风，电动机和电热丝串联，电热丝给空气加热，电动机带动风叶转动，得到热风，电动机线圈电阻为R1，电热丝电阻为R2。将电吹风接入电压为U的电源后，通过的电流为I，消耗的电功率为P。下列选项中，关系式均正确的是 ( )
①P>UI ②P=I2(R1+R2)
③P=UI ④P>I2(R1+R2)
A. 只有①② B. 只有②③ C. 只有①④ D. 只有③④
二、填空题（本大题共4小题，共8.0分）
11. 某电热水器简化电路如图所示，保温功率为220W，加热功率为1100W，R1和R2均为定值电热丝，S为自动开关，电热丝R1的阻值为______Ω；在一个标准大气压下，如果该电热水器的热效率为80%，将2L的水从12℃加热至沸腾需要______s。【在一个标准大气压下，已知c水=4.2×103J/(kg⋅℃)，ρ水=1.0×103kg/m3】
12. 甲、乙两个相同的烧瓶里分别装有等质量的水和煤油，在水和煤油中放入完全相同的电阻丝，现把两个电阻丝串联起来，组成如图所示的电路，闭合开关一段时间，通过温度计观察水和煤油的温度上升。
(1)水上升的温度(Δt水)与煤油上升的温度(Δt油)的大小关系是Δt水______Δt油(选填“大于”、“等于”或“小于”)。
(2)移动滑动变阻器滑片，继续观察，发现水和煤油的温度升高得更快，那么滑动变阻器滑片在向______(选填“A”或“B”)移动。
13. 如图，电源电压恒定不变，R1=20Ω，闭合开关S、S1，电流表示数为0.3A，则电源电压为______V，10s内电流通过R1产生的热量为______J；再闭合开关S2，调节R2，使电流表示数为0.5A，则此时变阻器R2的阻值为______Ω。
14. 将小灯泡L1(6V6W)和小灯泡L2(6V 3W)串联到一个电源电压为9V的电路中，闭合开关，小灯泡______(选填“L1”或“L2”)更亮，该电路正常工作1min，若忽略小灯泡灯丝电阻受温度的影响，则小灯泡L1产生热量为______J。
三、作图题（本大题共2小题，共4.0分）
15. 在研究电流通过导体产生的热量与哪些因素有关的实验中，用到图所示的实验器材。若探究电流通过导体产生的热量与电流的关系，请你用笔画线代替导线在图中选择合适的器材完成实验电路的连接。
16. 在研究电流通过导体产生的热量与哪些因素有关的实验中，用到如图所示的实验器材。若探究电流通过导体产生的热量与电阻的关系，请你用笔画线代替导线在图中选择合适的器材完成实验电路的连接。
四、实验探究题（本大题共2小题，共12.0分）
17. 小明同学为了探究“电流通过导体产生的热量与电阻的关系”，设
(1)实验中通过两金属丝串联的方式可以控制______ 相同。实验中通过观察______ 的变化来比较导体所产生的热量的多少；这运用了______ (选填“转换法”或“等效替代法”)的物理思想。
(2)为了在较短的时间内达到明显的实验效果，小明选用煤油而不用水做实验，这是因为______ 。
(3)通电一定时间后，乙瓶中的温度计示数升高的快，由此可得出实验结论是______ 。
(4)实验过程中小明移动滑片，当电流表的示数为0.4A，若R1=10Ω，则1min内电流通过R1所产生的热量是______ 。
(5)小明家的电饭锅电源线坏了，他又新买了一根，使用时闻到橡胶的焦糊味，他立即拔下电源插头，发现这根电源线很热，其他用电器仍然正常工作，你认为引起电源线过热的原因可能是新买的电源线过______ (选填“粗”或“细”)，简要说出理由：______ 。
18. 用如图所示的装置探究“电流通过导体产生的热量与什么因素有关”。A、B两个相同烧瓶内装有等质量的煤油。
(1)实验过程中，通过______观察热量。为达到实验目的，选用的电阻丝R1与R2的阻值应______。通过R1的电流______通过R2的电流。
(2)与上述实验采用的两种物理研究方法不同的是______
A.探究物体受到几个力作用，引入了合力的概念
B.探究压力的作用效果，可通过观察海绵的凹陷程度
C.探究电流与电压的关系，必须保持电阻一定
五、计算题（本大题共2小题，共16.0分）
19. 如图所示，家用电水壶的质量为0.6kg，放在水平桌面上，与桌面的接触面积为0.02m2；电水壶的额定电压220V，额定功率1100W。[g取10N/kg，c水=4.2×103J/(kg⋅℃)]
(1)静止的电水壶对水平桌面的压强是多少？
(2)电热水壶的额定电流是多少？
(3)电水壶中装进质量为1kg、初温23℃的水，加热到100℃，需要吸收的热量是多少？不计热量损失，电水壶至少正常工作多少时间？
20. 某品牌电热水器有慢加热、快加热和保温三个工作状态，铭牌上的部分参数如表所示，其中快加热功率参数模糊不清。它能够把水加热到的最高温度为75℃。简化电路如图所示，R1、R2均为加热电阻(温度对电阻的影响忽略不计)。若电热水器中已装满质量为40kg、温度为25℃的水。请你回答下列问题：[已知水的比热容为c水=4.2×103J/(kg⋅℃)]
额定电压
220V
保温功能
605W
慢加热功率
1210W
快加热功率
(1)用该热水器把水加热到最高温度，水需要吸收的热量是多少J？
(2)开关S1闭合，S2接b，电热水器处于______工作状态，求R1的阻值为多少Ω？
(3)若加热电阻产生的热量有84%被水吸收，用该电热水器把原有的水加热到最高温度，用快加热比用慢加热节约多少s？(结果保留整数)
答案和解析
1.【答案】D
【解析】解：①②、由图可知，R2、R3并联后再与R1串联在电路中，根据并联电路的电流特点可知，通过R1、R2的电流是不同的，电阻相同，通电时间相同，所以该装置是探究电流产生的热量与电流大小的关系，故①②错误；
③、电流产生的热量越多，空气吸收的热量越多，温度越高，气体膨胀程度越大，则U形管内液面高度差越大，故③正确；
④、右侧两个5Ω的电阻并联后再与左侧的5Ω的电阻串联，根据并联电路的电流特点可知，通过左侧电阻的电流等于通过右侧容器中电阻的电流的2倍，根据公式Q=I2Rt可知，通电后，甲图中左、右电阻产生的热量之比是4：1，故④正确。
故选：D。
(1)电流产生的热量跟电流大小、电阻大小、通电时间有关，研究与其中一个因素的关系时，要控制另外两个因素不变；
(2)电流产生的热量不便于用眼睛直接观察和测量，通过U形管内液柱的高度差来反映，这种方法是初中物理常用的转换法；
(3)由Q=I2Rt分析判断左右两边容器内电阻产生的热量之比。
此题主要考查的是学生对“电流通过导体产生的热量与电流的关系”实验的理解和掌握，注意控制变量法和转换法的运用。
2.【答案】C
【解析】解：电炉在使用时，电炉丝和导线串联，在通电电流和通电时间相同时，导线上产生热量多，温度过高的原因是导线电阻过大了。
A、电炉给物体加热，只缩短加热时间，由Q=I2Rt知，电炉产生热量过少，可能达不到加热的目的，故A不合题意；
B、只减小通过电炉的电流，由Q=I2Rt知，电炉产生热量过少，可能达不到加热的目的，故B不合题意；
C、导体电阻与导体的材料、长度和横截面积有关，换用更粗的相连导线，减小了导线电阻，由Q=I2Rt知，相同条件下可减少导线产生热量，并不影响电炉产生热量，故C符合题意；
D、换用电压更低的电源，由Q=W=U2Rt可知，其他条件不变的情况，电炉产生热量减少，可能达不到加热目的，故D不合题意。
故选：C。
由焦耳定律知，电流通过导体产生的热量跟电流的平方、导体电阻大小和通电时间成正比。由此先分析导线温度过高的原因，再结合实际分析找到可行的办法。
本题考查电阻影响因素的理解、电热计算公式的应用，注意电炉给物体加热时，可认为物体需要吸收热量是一定。
3.【答案】D
【解析】略
4.【答案】B
【解析】解：电阻串联相当于增加导体的长度，电阻越串越大，即串联总电阻大于任何一个分电阻，电阻并联相当于增加导体的横截面积，电阻越并越小，即并联总电阻小于任何一个分电阻，所以A选项中电路的总电阻最小，B选项中电路的总电阻最大，电源电压一定，由Q=I2Rt=U2Rt可知，B选项电路总电阻最大，相同时间内整个电路产生的热量最少。选B。
5.【答案】C
【解析】
【分析】
电动机消耗的电能大部分转化为机械能，少部分转化为内能，由此分析解答。
本题考查了电功公式和焦耳定律的应用，要注意电动机是非纯电阻用电器消耗的电能和产生的热量不相等。
【解答】
解：电功的计算公式：W=UIt是用来计算用电器消耗电能的；
焦耳定律公式：Q=I2Rt是用来计算电流产生热量的；
电动机是非纯电阻电路，工作时将电能转化为机械能和内能，计算产生热量只能用Q=I2Rt来计算。
用电器如果将电能只转化为内能，则Q=W=UIt=I2Rt=U2Rt是通用的，故ABD错误，C正确。
故选C。
6.【答案】C
【解析】解：
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，而电阻丝和导线的电阻不同，且电炉丝产生的热量多得多，所以这一现象能提出的、最有探究价值且易于探究的问题是电流通过导体产生的热量与电阻有什么关系？
故选：C。
电炉丝与导线串联，电炉丝烧得发红，而跟电炉丝相连的导线却不怎么热，这说明相同的时间内电炉丝产生的热量大于导线产生的热量，根据串联电路的电流特点和Q=W=I2Rt分析电热与电阻的关系。
本题主要考查对焦耳定律及应用，以及串联电路电流、电压关系的了解和掌握，知道电炉丝和相连接的导线为串联是本题的关键。
7.【答案】C
【解析】解：
AB、由图象可知，甲对应的电流与电压成正比，而乙对应的电流与电压不成正比，根据欧姆定律可知甲电阻的阻值不变，乙电阻的阻值变化；
由图象可知，当甲两端电压为2V时，通过甲的电流为0.1A，则R甲=U甲I甲=2V0.1A=20Ω，故AB错误；
C、甲、乙并联在2V电源时，根据并联电路的电压特点可知两灯泡两端的电压为2V，
由图象可知，I甲=0.1A，I乙=0.2A，
则乙的功率：P乙=UI乙=2V×0.2A=0.4W，故C正确；
D、甲、乙串联在电路中，当电路电流为0.2A时，通过甲、乙的电流均为0.2A，
则甲产生的热量：Q甲=I2R甲t=(0.2A)2×20Ω×1s=0.8J，故D错误。
故选：C。
(1)根据欧姆定律可知，电阻一定时，通过电阻的电流与两端两端的电压成正比，据此分析图象甲乙电阻的变化；然后由图象读出一组数据，根据欧姆定律求出R甲的阻值；
(2)根据并联电路的电压特点结合图象读出对应的电流，利用P=UI求出乙的功率；
(3)甲、乙串联通过电路中电流为0.2A时，根据串联电路的电流特点可知通过甲的电流，利用Q=I2Rt求出甲产生的热量。
本题考查了串联电路的电流特点和并联电路的电压特点以及欧姆定律、焦耳定律的灵活运用，关键是根据图象得出相关的信息。
8.【答案】D
【解析】解：A、电视机把电能主要转化为光能与声能，不是利用电流热效应工作的，故A错误；
B、洗衣机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错误；
C、电风扇把电能主要转化为机械能，不是利用电流热效应工作的，故C错误；
D、电熨斗工作时把电能全部转化为内能，是利用电流热效应工作的，故D正确；
故选：D。
(1)电流流过导体时导体发热，这种现象是电流的热效应。
(2)电流流过导体时导体周围产生磁场，这种现象是电流的磁效应。
(3)电流流过导体时导体发生化学变化，这种现象是电流的化学效应。
明确各设备的结构及工作原理，掌握电流的三种效应，即可解决本题。利用电流的热效应工作的家用电器工作时，都是电能转化为内能，这是判断的关键。
9.【答案】C
【解析】解：
A.只闭合开关S2时R1与R2串联，只闭合S1时电路为R1的简单电路，当同时闭合S1、S3时R1与R2并联，
因并联电路的总电阻小于任何一个分电阻、串联电路中总电阻大于任何一个分电阻，
由P=UI=U2R可知，同时闭合S1、S3时，电路的总电阻最小，总功率最大为高温挡，
只闭合开关S2时，电路的总电阻最大，总功率最小为低温挡，
只闭合S1时为中温挡，故A错误；
B.只闭合S1时，电路为R1的简单电路，该挡对应功率为44W，
由P=UI=U2R可得，R1=U2P中=(220V)244W=1100Ω，
只闭合S2时，R1与R2串联，该档对应功率为22W，
此时电路中的总电阻：
R=U2P低=(220V)222W=2200Ω，
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，
所以，R2=R-R1=2200Ω-1100Ω=1100Ω，
则R1：R2=1100Ω：1100Ω=1：1，故B错误；
C.当同时闭合S1、S3时，R1与R2并联，此时为高温挡，
因并联电路中总电阻等于各分电阻倒数之和，
所以，电路的总电阻：
R'=R1R2R1+R2=1100Ω×1100Ω1100Ω+1100Ω=550Ω，
则高温挡的功率：
P高=U2R'=(220V)2550Ω=88W，
低温挡和高温挡的功率之比：
P低：P高=22W：88W=1：4，故C正确；
D.以中温挡发热100s产生的热量：
Q=W=P中t=44W×100s=4400J，故D错误。
故选：C。
(1)分别开关闭合、断开时电路的连接的方式，根据电阻的串联和并联比较总电阻的大小关系，利用P=UI=U2R判断电源的电压一定时电路的总功率关系，然后判断对应的状态；
(2)只闭合S1时，电路为R1的简单电路，根据题意得出该挡对应的功率，根据P=UI=U2R求出R1的阻值；只闭合S2时，R1与R2串联，根据题意得出该档对应的功率，根据P=UI=U2R求出此时电路中的总电阻，利用电阻的串联求出R2的阻值，然后求出两电阻的阻值之比；
(3)当同时闭合S1、S3时，R1与R2并联，此时为高温挡，根据电阻的并联求出电路中的总电阻，利用P=UI=U2R求出高温挡的功率，然后求出低温挡和高温挡的功率之比；
(4)根据Q=W=Pt求出以中温挡发热100s产生的热量。
本题考查了串并联电路的特点和电功率公式、电热公式的综合应用，分清充电式暖宝宝不同挡位时电路的连接方式是关键。
10.【答案】D
【解析】解：由题意可知，电动机和电热丝串联，由电源的电压为U、通过的电流为I可知，电路的总功率P=UI，故①错误，③正确；电动机线圈电阻的热功率P1=I2R1，电热丝电阻的功率P2=I2R2，电路的总功率等于电热丝的电功率、电动机线圈电阻的热功率、输出的机械功率之和，则P=P1+P2+P机械>P1+P2=I2R1+I2R2=I2(R1+R2)，故②错误，④正确。选D。
11.【答案】176 840
【解析】解：(1)当S闭合时，R1短路，电路为R2的简单电路，当S断开时，两电阻串联，根据串联电路的总电阻大于其中任一电阻，根据P=U2R可知，S闭合时，为加热状态，S断开时为保温状态，
根据P=U2R得电热丝R2的阻值为：
R2=U2P加热=(220V)21100W=44Ω；
电热丝R1和R2的总阻值为：
R总=U2P保温=(220V)2220W=220Ω，
根据串联电路电阻的规律知电热丝R1的阻值为：
R1=R总-R2=220Ω-44Ω=176Ω；
(2)由ρ=mV得水的质量：
m=ρ水V=1.0×103kg/m3×2×10-3m3=2kg；
水在一个标准大气压强下的沸点为100℃，
水吸收的热量为：
Q=c水m(t-t0)=4.2×103J/(kg⋅℃)×2kg×(100℃-12℃)=7.392×105J，
根据η=QW=QP加热t，该电热水器的热效率为80%，
加热至沸腾所用的时间：
t=QP加热η=7.392×105J1100W×80%=840s。
故答案为：176；840。
(1)分析S闭合和断开时电路连接，根据串联电阻的规律结合P=U2R，分析不同挡位电路的结构，
从而得了加热和保温时功率的表达式，根据串联电阻的规律得出R1；
(2)由ρ=mV得水的质量，因水在一个标准大气压强下的沸点为100℃，根据Q=c水m(t-t0)求出水吸收的热量，根据η=QW=QP加热t求出该电热水器加热至沸腾所用的时间。
本题为电热综合题，考查串联电路的规律及P=U2R和吸热公式、电功公式、密度公式、效率公式的运用，为中考的热点问题。
12.【答案】小于 A
【解析】解：(1)两个完全相同电阻丝串联接入电路中，电流相等，由Q=I2Rt可知两电阻丝产生的热量相同，水的比热容比煤油大，所以质量相等的水和煤油，吸收相同的热量，水的比热容大，吸收能力大，温度上升的少，故是Δt水小于Δt油；
(2)移动滑动变阻器滑片，继续观察，发现水和煤油的温度升高得更快，说明电流产生的热量多，由Q=I2Rt可知，是电路中电流变大，所以电路中的电阻变小，即滑片向A端移动。
故答案为：小于；A。
(1)两个相同电阻丝串联接入电路中，根据串联电路电流的特点，电流相等，由焦耳定律判断产生的热量相同，根据水和煤油的比热容大小判断上升的温度；
(2)温度上升的快，说明电流通过电阻丝产生的热量多，根据焦耳定律判断，电路中的电流变化，由此判断滑片的移动方向。
本题考查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和各影响因素之间的关系。
13.【答案】6 18 30
【解析】解：
(1)由图知，闭合开关S、S1，电路为R1的简单电路，电流表测电路中电流，
由I=UR可得电源电压：U=I1R1=0.3A×20Ω=6V；
10s内电流通过R1产生的热量：
Q1=I12R1t=(0.3A)2×20Ω×10s=18J；
(2)再闭合开关S2，两电阻并联，电流表测干路电流，
并联电路各支路互不影响，所以通过R1的电流不变，
所以R2通过的电流：I2=I-I1=0.5A-0.3A=0.2A，
由并联电路电压特点和欧姆定律可得此时变阻器R2的阻值：
R2=UI2=6V0.2A=30Ω。
故答案为：6；18；30。
(1)闭合开关S、S1，电路为R1的简单电路，电流表测电路中电流，由欧姆定律计算电源电压，由Q=I2Rt计算10s内电流通过R1产生的热量；
(2)再闭合开关S2，两电阻并联，电流表测干路电流，根据并联电路特点和欧姆定律计算变阻器R2的阻值。
本题考查了并联电路的特点和欧姆定律的灵活运用及电热的计算，关键是能判断出开关在不同状态下的电路结构。
14.【答案】L2 90
【解析】解：由P=UI=U2R可得，两灯泡的电阻分别为：
R1=U12P1=(6V)26W=6Ω，R2=U22P2=(6V)23W=12Ω，
两灯泡串联时通过的电流相等，R2>R1，由P=I2R可知，小灯泡L2的实际功率大，小灯泡L2更亮；
此时电路的电流为：
I=UR1+R2=9V6Ω+12Ω=12A，
小灯泡L11min=60s产生热量为：
Q=I2R1t=(12)2×6Ω×60s=90J。
故答案为：L2；90。
根据P=UI=U2R求出两灯泡的电阻，根据串联电路的电流特点和P=I2R比较两灯泡的实际功率关系，实际功率大的灯泡较亮；
根据欧姆定律算出电路的电流，根据Q=I2Rt算出小灯泡L1产生热量。
本题考查了串联电路的特点和欧姆定律、焦耳定律公式的应用，要注意灯泡的亮暗取决于实际功率的大小。
15.【答案】解：
电流产生的热量与电阻的大小、通电时间、电流的大小有关，探究电流通过导体产生的热量与电流的关系时，需控制电阻和通电时间相同，而通过电阻的电流不同；
左侧装置中两电阻丝串联，通过的电流相同，而电阻不同，可以探究电热与电阻的关系；右侧装置中，容器内两电阻丝的阻值相同，但通过容器内两电阻丝的电流不同(干路电流大于其中一条支路上的电流)，所以可以探究电热与电流的关系；
从电源正极依次串联滑动变阻器、右侧电热装置以及开关回到电源负极；如下图所示：
【解析】探究电流通过导体产生的热量与电流的关系时，需控制电阻和通电时间相同，通过电阻的电流不同，并能进行多次测量。
本题考查了探究电流通过导体产生的热量与哪些因素有关，本实验应用了控制变量法，关键能选择出合适的器材，并确定其连接方式。
16.【答案】解：探究电流通过导体产生的热量与电阻的关系时，需控制电流和通电时间相同，所以选择两个不同电阻串联；从电源正极依次串联滑动变阻器、右侧电阻装置以及开关回到电源负极；如下图所示：
【解析】探究电流通过导体产生的热量与电阻的关系时，需控制电流和通电时间相同，所以选择两个不同电阻串联后，在于滑动变阻器串联，滑动变阻器起改变电路电流的作用；根据电流流向法，从电源的正极出发依次画出各电路原件回到负极即可。
本题考查了探究电流通过导体产生的热量与哪些因素有关，本实验应用了控制变量法，关键能选择出合适的器材，并确定其连接方式。
17.【答案】电流和通电时间 温度计示数的变化 转换法 煤油的比热小于水的比热容 在电流和通电时间相同的情况下，导体电阻越大，导体产生的热量越多 96 细 新买的电源线过细使电阻较原来增大，根据Q=I2Rt可知，电阻越大，电源线上产生热量越多
【解析】解：(1)验中两金属丝串联，可以控制通过两个金属丝的电流相同，通电时间也相同；
根据转换法，实验中通过比较两烧瓶中温度计的示数来比较产生的热量多少；
(2)根据△t=Qcm，相同质量的水和煤油吸热相同时，由于煤油的比热容较小，煤油温度升的高，实验现象明显；
(3)实验中，两烧瓶中电阻丝串联通过的电流相同，甲瓶中铜丝的电阻比乙瓶中镍铬合金丝的电阻小，通电时间相同，乙瓶中的温度计示数升高的快，说明乙瓶中产生的热量多，由此可得出结论：通过导体的电流和通电时间相同时，电阻越大，产生的热量越多；
(4)1min内电流通过R1所产生的热量是：Q=I2R1t=(0.4A)2×10Ω×1×60s=96J；
(5)在导体长度，材料一定时，导体横截面积越小，电阻越大，根据Q=I2Rt可知，导线中电流产生的热量越多；所以电源线过热的原因可能是这根导线的横截面积比原来小，即导线过细。
故答案为：(1)电流和通电时间；温度计示数的变化；转换法；(2)煤油的比热小于水的比热容；(3)在电流和通电时间相同的情况下，导体电阻越大，导体产生的热量越多；(4)96；(5)细；新买的电源线过细使电阻较原来增大，根据Q=I2Rt可知，电阻越大，电源线上产生热量越多。
(1)串联电路中，各处的电流是相同的；电流产生的热量不能用眼睛直接观察，根据转换法，通过使质量和初温相同的同种液体液体吸热，比较升高的温度大小来显示产生的热量多少；
(2)水的比热容较大，煤油的比热容较小，根据△t=Qcm分析；
(3)通过比较温度计示数的变化情况和电阻的大小关系得出结论；
(4)根据Q=I2R求出1min内电流通过R1所产生的热量是；
(5)由Q=I2Rt可知，电流通过导体产生的热量跟电流、电阻大小和通电时间有关，电饭锅跟导线串联在一起，因此通电时间和电流大小相等时，电源线发现很热，说明电源线电阻大；电阻的大小又与导线的长度和粗细有关，导线越长、越小电阻越大。
本题探究“电流通过导体产生的热量与电阻的关系”，考查串联电路电流的规律、Q=I2Rt和△t=Qcm公式的运用。
18.【答案】温度计的示数变化 不同 等于 A
【解析】解：(1)两个烧瓶内的煤油质量相同，根据Q=cmΔt可知煤油吸收的热量跟温度变化有关，所以在实验过程中通过温度计的示数变化观察热量；由图可知两个电阻丝是串联电路，通过的电流相同，根据控制变量法的要求可知如图装置是探究电流通过导体产生的热量与电阻的关系，所以为达到实验目的，选用的电阻丝阻值应不同，通过R1的电流等于通过R2的电流；
(2)在该实验中用到的物理研究方法有控制变量法和转换法；
A、探究物体受到几个力作用，引入了合力的概念，用到了等效替代法，故A正确；
B、探究压力的作用效果，可通过观察海绵的凹陷程度，用到了控制变量法和转换法，故B错误；
C、探究电流与电压的关系，必须保持电阻一定，用到了控制变量法，故C错误。
故答案为：(1)温度计的示数变化；不同；等于；(2)A。
(1)电流通过导体产生的热量不能直接观察，但由Q=cmΔt可知热量跟温度的变化有关，而温度是可以通过温度计观察的，这种实验方法叫转换法；电流通过导体产生的热量跟电流大小、电阻大小和通电时间有关，探究电流产生热量跟电阻的关系时，要控制通过的电流和通电时间不变，这种实验方法叫控制变量法；
(2)该实验中用到了控制变量法和转换法，逐一分析选项中应用到的研究方法即可。
本题主要考查学生对焦耳定律的认识，注重对探究实验的考查，在该实验中还用到了控制变量法和转换法，是中考物理常见题型。
19.【答案】解：(1)静止的电水壶对水平桌面的压力F=G=mg=0.6kg×10N/kg=6N，
静止的电水壶对水平桌面的压强p=FS=6N0.02m2=300Pa；
(2)根据P=UI可知电热水壶的额定电流I=PU=1100W220V=5A；
(3)电水壶中装进质量为1kg、初温23℃的水，加热到100℃，需要吸收的热量：
Q吸=c水m△t=4.2×103J/(kg⋅℃)×1kg×(100℃-23℃)=3.234×105J；
已知不考虑热量损失，所以消耗的电能W=Q吸=3.234×105J，
由P=Wt可得，需要的加热时间：
t=Wt=3.234×105J1100W=294s。
答：(1)静止的电水壶对水平桌面的压强是300Pa；
(2)电热水壶的额定电流是5A；
(3)电水壶中装进质量为1kg、初温23℃的水，加热到100℃，需要吸收的热量是3.234×105J；不计热量损失，电水壶至少正常工作294s的时间。
【解析】(1)已知电热水壶的质量，根据G=mg可以得到重力，电热水壶对桌面的压力等于其重力大小；已知压力和接触面积，利用p=FS可以得到电热水壶对桌面的压强；
(2)已知电热水壶的额定电压和额定功率，利用P=UI得到额定电流；
(3)已知水的比热容、质量、初温度和末温度，利用公式Q=cm△t得到水吸收的热量；
不考虑热量损失，消耗的电能等于水吸收的热量。已知电热水壶额定功率和消耗的电能，可以得到加热时间。
此题是一道综合题，考查了电功率变形公式、压强计算公式、热量计算公式和电能变形公式的应用，计算环节不复杂，难度不大。
20.【答案】慢加热
【解析】解：(1)用该热水器把水加热到最高温度，水需要吸收的热量：
Q吸=c水m(t-t0)=4.2×103J/(kg⋅℃)×40kg×(75℃-25℃)=8.4×106J；
(2)由电路图可知，开关S2接a、S1闭合时R1与R2并联，开关S2接b、S1闭合时电路为R1的简单电路，开关S2接b、S1断开时R1与R2串联，
因串联电路中总电阻大于任何一个分电阻、并联电路中总电阻小于任何一个分电阻，
所以，开关S2接a、S1闭合时电路的总电阻最大，开关S2接b、S1断开时电路的总电阻最小，
因电源的电压一定时，由P=UI=U2R可知，电路的总电阻越大，总功率越小，反之越大，
所以，开关S2接a、S1闭合时电热水器处于快加热状态，开关S2接b、S1断开时电热水器保温状态，则开关S2接b、S1闭合时电热水器处于慢加热状态，
则R1的阻值：R1=U2P慢=(220V)21210W=40Ω；
(3)开关S2接b、S1断开时，R1与R2串联，电热水器保温状态，
此时电路的总电阻：R总=U2P保=(220V)2605Ω=80Ω，
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=80Ω-40Ω=40Ω，
开关S2接a、S1闭合时，R1与R2并联，电热水器处于快加热状态，
因并联电路中各支路两端的电压相等，
所以，电热水器处于快加热时的电功率：P快=U2R1+U2R2=(220V)240Ω+(220V)240Ω=2420W，
用该电热水器把原有的水加热到最高温度时，
由η=Q吸W×100%可得，消耗的电能W=Q吸η=8.4×106J84%=1×107J，
由P=Wt可得，用快加热需要的加热时间t快=WP快=1×107J2420W≈4132s，
用慢加热需要的加热时间t慢=WP慢=1×107J1210W≈8264s，
则用快加热比用慢加热节约的时间△t=t慢-t快=8264s-4132s=4132s。
答：(1)用该热水器把水加热到最高温度，水需要吸收的热量是8.4×106J；
(2)慢加热；R1的阻值为40Ω；
(3)用快加热比用慢加热节约4132s。
(1)用该热水器把水加热到最高温度时，根据Q吸=c水m(t-t0)求出水需要吸收的热量；
(2)由电路图可知，开关S2接a、S1闭合时R1与R2并联，开关S2接b、S1闭合时电路为R1的简单电路，开关S2接b、S1断开时R1与R2串联，根据电阻的串联特点和电阻的并联特点比较总电阻关系，电源的电压一定时，根据P=UI=U2R可知，电路的总电阻越大，总功率越小，反之越大，据此判断出电热水器的状态，根据P=UI=U2R求出R1的阻值；
(3)开关S2接b、S1断开时，R1与R2串联，电热水器保温状态，根据P=UI=U2R求出此时电路的总电阻，利用电阻的串联求出R2的阻值，开关S2接a、S1闭合时，R1与R2并联，电热水器处于快加热状态，根据并联电路的电压特点和P=UI=U2R求出电热水器处于快加热时的电功率；用该电热水器把原有的水加热到最高温度时，利用η=Q吸W×100%求出消耗的电能，利用P=Wt求出用快加热和用慢加热时需要的加热时间，然后求出用快加热比用慢加热节约的时间。
本题考查了吸热公式和电功率公式、效率公式、电功公式以及串并联电路特点的应用，分清电热水器处于不同挡位时电路的连接方式是关键，有一定的难度。
14.5焦耳定律同步练习鲁教版（五四制）初中物理九年级上册
一、单选题（本大题共10小题，共20.0分）
1. 探究“电流通过导体时产生的热量与哪些因素有关”时，两个相同的透明容器中密封着质量相等的空气，用电阻R1、R2对容器中的空气进行加热，如图所示。下列说法中正确的是( )
①该装置是探究电流产生的热量与电阻大小的关系
②实验时通过装置中R1与R2的电流相同
③电流产生的热量越多，U形管内液面高度差越大
④通电一段时间后左右两边容器内电阻产生的热量之比是4：1
A. 只有①② B. 只有②③ C. 只有①④ D. 只有③④
2. 某电炉子在工作时，发现与之相连导线的温度过高。在以下的解决方法中，你认为切实可行的是( )
A. 缩短用电器工作时间 B. 减小通过用电器电流
C. 换用更粗的相连导线 D. 换用电压更低的电源
3. 焦耳24岁时，首先把电阻丝放入玻璃管内，做成一个电热器。然后把电热器放入一个玻璃瓶中，瓶中装有已知质量的水。给电热器通电并开始计时，从插在水中的温度计可随时观察到水温的变化。同时，他用电流计测出电流的大小。焦耳把这种实验做了一次又一次，获取大量数据归纳得出焦耳定律。下列有关说法正确的是
A. 焦耳定律只适用于电阻丝的电路
B. 焦耳在实验时用水吸收的热量来替代电阻丝产生的热量，是用了控制变量法
C. 焦耳借助玻璃管做成电热器是因为玻璃是导体
D. 焦耳实验得到电流产生的热量与电流的二次方、电阻、通电时间成正比
4. 下列电路中，已知R1、R2为加热电阻，电源电压相等，且R1
C. D.
5. 计算电流通过电风扇产生的热量，下面公式选用正确的是( )
A. UIt B. U2Rt
C. I2Rt D. 前面三个都可以
6. 当把电炉子通过导线连接到电路里，电炉丝和导线通过的电流相同，电炉丝很快就热得发红，而导线却几乎不热，请你根据这个现象提出一个最有探究价值且易于探究的科学问题( )
A. 电流通过电炉丝产生的热量跟哪些因素有关
B. 电流通过导体产生的热量跟电流的大小有什么关系
C. 电流通过导体产生的热量跟导体的电阻有什么关系
D. 电流通过导体产生的热量跟通电时间有什么关系
7. 如图所示是电阻甲和乙的U-I图象，下列说法正确的是( )
A. 甲的电阻值保持10Ω不变
B. 乙的电阻值保持20Ω不变
C. 甲、乙并联接在电压为2V电源上时，乙的功率为0.4W
D. 甲、乙串联通过电路中电流为0.2A时，经过1s的时间，电阻甲产生的热量为0.6J
8. 下列家用电器中，利用电流的热效应为我们服务的是( )
A. 电视机 B. 洗衣机 C. 电风扇 D. 电熨斗
9. 如图甲是在新冠肺炎疫情期间提供给老年人使用的充电式暖宝宝，其简化电路图如图乙所示，R1和R2均为发热电阻，该充电式暖宝宝可以通过S1、S2、S3，三个开关的断开与闭合实现三个挡位(高温、中温、低温)的变化，只闭合S2时，该档对应功率为22W；只闭合S1时，该档对应功率为44W，则以下说法正确的是( )
A. 只闭台S1时为高温挡
B. R1和R2阻值之比为1：2
C. 低温挡和高温挡的功率之比为1：4
D. 以中温挡发热100s产生的热量为2200J
10. 某型号电吹风，电动机和电热丝串联，电热丝给空气加热，电动机带动风叶转动，得到热风，电动机线圈电阻为R1，电热丝电阻为R2。将电吹风接入电压为U的电源后，通过的电流为I，消耗的电功率为P。下列选项中，关系式均正确的是 ( )
①P>UI ②P=I2(R1+R2)
③P=UI ④P>I2(R1+R2)
A. 只有①② B. 只有②③ C. 只有①④ D. 只有③④
二、填空题（本大题共4小题，共8.0分）
11. 某电热水器简化电路如图所示，保温功率为220W，加热功率为1100W，R1和R2均为定值电热丝，S为自动开关，电热丝R1的阻值为______Ω；在一个标准大气压下，如果该电热水器的热效率为80%，将2L的水从12℃加热至沸腾需要______s。【在一个标准大气压下，已知c水=4.2×103J/(kg⋅℃)，ρ水=1.0×103kg/m3】
12. 甲、乙两个相同的烧瓶里分别装有等质量的水和煤油，在水和煤油中放入完全相同的电阻丝，现把两个电阻丝串联起来，组成如图所示的电路，闭合开关一段时间，通过温度计观察水和煤油的温度上升。
(1)水上升的温度(Δt水)与煤油上升的温度(Δt油)的大小关系是Δt水______Δt油(选填“大于”、“等于”或“小于”)。
(2)移动滑动变阻器滑片，继续观察，发现水和煤油的温度升高得更快，那么滑动变阻器滑片在向______(选填“A”或“B”)移动。
13. 如图，电源电压恒定不变，R1=20Ω，闭合开关S、S1，电流表示数为0.3A，则电源电压为______V，10s内电流通过R1产生的热量为______J；再闭合开关S2，调节R2，使电流表示数为0.5A，则此时变阻器R2的阻值为______Ω。
14. 将小灯泡L1(6V6W)和小灯泡L2(6V 3W)串联到一个电源电压为9V的电路中，闭合开关，小灯泡______(选填“L1”或“L2”)更亮，该电路正常工作1min，若忽略小灯泡灯丝电阻受温度的影响，则小灯泡L1产生热量为______J。
三、作图题（本大题共2小题，共4.0分）
15. 在研究电流通过导体产生的热量与哪些因素有关的实验中，用到图所示的实验器材。若探究电流通过导体产生的热量与电流的关系，请你用笔画线代替导线在图中选择合适的器材完成实验电路的连接。
16. 在研究电流通过导体产生的热量与哪些因素有关的实验中，用到如图所示的实验器材。若探究电流通过导体产生的热量与电阻的关系，请你用笔画线代替导线在图中选择合适的器材完成实验电路的连接。
四、实验探究题（本大题共2小题，共12.0分）
17. 小明同学为了探究“电流通过导体产生的热量与电阻的关系”，设
(1)实验中通过两金属丝串联的方式可以控制______ 相同。实验中通过观察______ 的变化来比较导体所产生的热量的多少；这运用了______ (选填“转换法”或“等效替代法”)的物理思想。
(2)为了在较短的时间内达到明显的实验效果，小明选用煤油而不用水做实验，这是因为______ 。
(3)通电一定时间后，乙瓶中的温度计示数升高的快，由此可得出实验结论是______ 。
(4)实验过程中小明移动滑片，当电流表的示数为0.4A，若R1=10Ω，则1min内电流通过R1所产生的热量是______ 。
(5)小明家的电饭锅电源线坏了，他又新买了一根，使用时闻到橡胶的焦糊味，他立即拔下电源插头，发现这根电源线很热，其他用电器仍然正常工作，你认为引起电源线过热的原因可能是新买的电源线过______ (选填“粗”或“细”)，简要说出理由：______ 。
18. 用如图所示的装置探究“电流通过导体产生的热量与什么因素有关”。A、B两个相同烧瓶内装有等质量的煤油。
(1)实验过程中，通过______观察热量。为达到实验目的，选用的电阻丝R1与R2的阻值应______。通过R1的电流______通过R2的电流。
(2)与上述实验采用的两种物理研究方法不同的是______
A.探究物体受到几个力作用，引入了合力的概念
B.探究压力的作用效果，可通过观察海绵的凹陷程度
C.探究电流与电压的关系，必须保持电阻一定
五、计算题（本大题共2小题，共16.0分）
19. 如图所示，家用电水壶的质量为0.6kg，放在水平桌面上，与桌面的接触面积为0.02m2；电水壶的额定电压220V，额定功率1100W。[g取10N/kg，c水=4.2×103J/(kg⋅℃)]
(1)静止的电水壶对水平桌面的压强是多少？
(2)电热水壶的额定电流是多少？
(3)电水壶中装进质量为1kg、初温23℃的水，加热到100℃，需要吸收的热量是多少？不计热量损失，电水壶至少正常工作多少时间？
20. 某品牌电热水器有慢加热、快加热和保温三个工作状态，铭牌上的部分参数如表所示，其中快加热功率参数模糊不清。它能够把水加热到的最高温度为75℃。简化电路如图所示，R1、R2均为加热电阻(温度对电阻的影响忽略不计)。若电热水器中已装满质量为40kg、温度为25℃的水。请你回答下列问题：[已知水的比热容为c水=4.2×103J/(kg⋅℃)]
额定电压
220V
保温功能
605W
慢加热功率
1210W
快加热功率
(1)用该热水器把水加热到最高温度，水需要吸收的热量是多少J？
(2)开关S1闭合，S2接b，电热水器处于______工作状态，求R1的阻值为多少Ω？
(3)若加热电阻产生的热量有84%被水吸收，用该电热水器把原有的水加热到最高温度，用快加热比用慢加热节约多少s？(结果保留整数)
答案和解析
1.【答案】D
【解析】解：①②、由图可知，R2、R3并联后再与R1串联在电路中，根据并联电路的电流特点可知，通过R1、R2的电流是不同的，电阻相同，通电时间相同，所以该装置是探究电流产生的热量与电流大小的关系，故①②错误；
③、电流产生的热量越多，空气吸收的热量越多，温度越高，气体膨胀程度越大，则U形管内液面高度差越大，故③正确；
④、右侧两个5Ω的电阻并联后再与左侧的5Ω的电阻串联，根据并联电路的电流特点可知，通过左侧电阻的电流等于通过右侧容器中电阻的电流的2倍，根据公式Q=I2Rt可知，通电后，甲图中左、右电阻产生的热量之比是4：1，故④正确。
故选：D。
(1)电流产生的热量跟电流大小、电阻大小、通电时间有关，研究与其中一个因素的关系时，要控制另外两个因素不变；
(2)电流产生的热量不便于用眼睛直接观察和测量，通过U形管内液柱的高度差来反映，这种方法是初中物理常用的转换法；
(3)由Q=I2Rt分析判断左右两边容器内电阻产生的热量之比。
此题主要考查的是学生对“电流通过导体产生的热量与电流的关系”实验的理解和掌握，注意控制变量法和转换法的运用。
2.【答案】C
【解析】解：电炉在使用时，电炉丝和导线串联，在通电电流和通电时间相同时，导线上产生热量多，温度过高的原因是导线电阻过大了。
A、电炉给物体加热，只缩短加热时间，由Q=I2Rt知，电炉产生热量过少，可能达不到加热的目的，故A不合题意；
B、只减小通过电炉的电流，由Q=I2Rt知，电炉产生热量过少，可能达不到加热的目的，故B不合题意；
C、导体电阻与导体的材料、长度和横截面积有关，换用更粗的相连导线，减小了导线电阻，由Q=I2Rt知，相同条件下可减少导线产生热量，并不影响电炉产生热量，故C符合题意；
D、换用电压更低的电源，由Q=W=U2Rt可知，其他条件不变的情况，电炉产生热量减少，可能达不到加热目的，故D不合题意。
故选：C。
由焦耳定律知，电流通过导体产生的热量跟电流的平方、导体电阻大小和通电时间成正比。由此先分析导线温度过高的原因，再结合实际分析找到可行的办法。
本题考查电阻影响因素的理解、电热计算公式的应用，注意电炉给物体加热时，可认为物体需要吸收热量是一定。
3.【答案】D
【解析】略
4.【答案】B
【解析】解：电阻串联相当于增加导体的长度，电阻越串越大，即串联总电阻大于任何一个分电阻，电阻并联相当于增加导体的横截面积，电阻越并越小，即并联总电阻小于任何一个分电阻，所以A选项中电路的总电阻最小，B选项中电路的总电阻最大，电源电压一定，由Q=I2Rt=U2Rt可知，B选项电路总电阻最大，相同时间内整个电路产生的热量最少。选B。
5.【答案】C
【解析】
【分析】
电动机消耗的电能大部分转化为机械能，少部分转化为内能，由此分析解答。
本题考查了电功公式和焦耳定律的应用，要注意电动机是非纯电阻用电器消耗的电能和产生的热量不相等。
【解答】
解：电功的计算公式：W=UIt是用来计算用电器消耗电能的；
焦耳定律公式：Q=I2Rt是用来计算电流产生热量的；
电动机是非纯电阻电路，工作时将电能转化为机械能和内能，计算产生热量只能用Q=I2Rt来计算。
用电器如果将电能只转化为内能，则Q=W=UIt=I2Rt=U2Rt是通用的，故ABD错误，C正确。
故选C。
6.【答案】C
【解析】解：
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，而电阻丝和导线的电阻不同，且电炉丝产生的热量多得多，所以这一现象能提出的、最有探究价值且易于探究的问题是电流通过导体产生的热量与电阻有什么关系？
故选：C。
电炉丝与导线串联，电炉丝烧得发红，而跟电炉丝相连的导线却不怎么热，这说明相同的时间内电炉丝产生的热量大于导线产生的热量，根据串联电路的电流特点和Q=W=I2Rt分析电热与电阻的关系。
本题主要考查对焦耳定律及应用，以及串联电路电流、电压关系的了解和掌握，知道电炉丝和相连接的导线为串联是本题的关键。
7.【答案】C
【解析】解：
AB、由图象可知，甲对应的电流与电压成正比，而乙对应的电流与电压不成正比，根据欧姆定律可知甲电阻的阻值不变，乙电阻的阻值变化；
由图象可知，当甲两端电压为2V时，通过甲的电流为0.1A，则R甲=U甲I甲=2V0.1A=20Ω，故AB错误；
C、甲、乙并联在2V电源时，根据并联电路的电压特点可知两灯泡两端的电压为2V，
由图象可知，I甲=0.1A，I乙=0.2A，
则乙的功率：P乙=UI乙=2V×0.2A=0.4W，故C正确；
D、甲、乙串联在电路中，当电路电流为0.2A时，通过甲、乙的电流均为0.2A，
则甲产生的热量：Q甲=I2R甲t=(0.2A)2×20Ω×1s=0.8J，故D错误。
故选：C。
(1)根据欧姆定律可知，电阻一定时，通过电阻的电流与两端两端的电压成正比，据此分析图象甲乙电阻的变化；然后由图象读出一组数据，根据欧姆定律求出R甲的阻值；
(2)根据并联电路的电压特点结合图象读出对应的电流，利用P=UI求出乙的功率；
(3)甲、乙串联通过电路中电流为0.2A时，根据串联电路的电流特点可知通过甲的电流，利用Q=I2Rt求出甲产生的热量。
本题考查了串联电路的电流特点和并联电路的电压特点以及欧姆定律、焦耳定律的灵活运用，关键是根据图象得出相关的信息。
8.【答案】D
【解析】解：A、电视机把电能主要转化为光能与声能，不是利用电流热效应工作的，故A错误；
B、洗衣机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错误；
C、电风扇把电能主要转化为机械能，不是利用电流热效应工作的，故C错误；
D、电熨斗工作时把电能全部转化为内能，是利用电流热效应工作的，故D正确；
故选：D。
(1)电流流过导体时导体发热，这种现象是电流的热效应。
(2)电流流过导体时导体周围产生磁场，这种现象是电流的磁效应。
(3)电流流过导体时导体发生化学变化，这种现象是电流的化学效应。
明确各设备的结构及工作原理，掌握电流的三种效应，即可解决本题。利用电流的热效应工作的家用电器工作时，都是电能转化为内能，这是判断的关键。
9.【答案】C
【解析】解：
A.只闭合开关S2时R1与R2串联，只闭合S1时电路为R1的简单电路，当同时闭合S1、S3时R1与R2并联，
因并联电路的总电阻小于任何一个分电阻、串联电路中总电阻大于任何一个分电阻，
由P=UI=U2R可知，同时闭合S1、S3时，电路的总电阻最小，总功率最大为高温挡，
只闭合开关S2时，电路的总电阻最大，总功率最小为低温挡，
只闭合S1时为中温挡，故A错误；
B.只闭合S1时，电路为R1的简单电路，该挡对应功率为44W，
由P=UI=U2R可得，R1=U2P中=(220V)244W=1100Ω，
只闭合S2时，R1与R2串联，该档对应功率为22W，
此时电路中的总电阻：
R=U2P低=(220V)222W=2200Ω，
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，
所以，R2=R-R1=2200Ω-1100Ω=1100Ω，
则R1：R2=1100Ω：1100Ω=1：1，故B错误；
C.当同时闭合S1、S3时，R1与R2并联，此时为高温挡，
因并联电路中总电阻等于各分电阻倒数之和，
所以，电路的总电阻：
R'=R1R2R1+R2=1100Ω×1100Ω1100Ω+1100Ω=550Ω，
则高温挡的功率：
P高=U2R'=(220V)2550Ω=88W，
低温挡和高温挡的功率之比：
P低：P高=22W：88W=1：4，故C正确；
D.以中温挡发热100s产生的热量：
Q=W=P中t=44W×100s=4400J，故D错误。
故选：C。
(1)分别开关闭合、断开时电路的连接的方式，根据电阻的串联和并联比较总电阻的大小关系，利用P=UI=U2R判断电源的电压一定时电路的总功率关系，然后判断对应的状态；
(2)只闭合S1时，电路为R1的简单电路，根据题意得出该挡对应的功率，根据P=UI=U2R求出R1的阻值；只闭合S2时，R1与R2串联，根据题意得出该档对应的功率，根据P=UI=U2R求出此时电路中的总电阻，利用电阻的串联求出R2的阻值，然后求出两电阻的阻值之比；
(3)当同时闭合S1、S3时，R1与R2并联，此时为高温挡，根据电阻的并联求出电路中的总电阻，利用P=UI=U2R求出高温挡的功率，然后求出低温挡和高温挡的功率之比；
(4)根据Q=W=Pt求出以中温挡发热100s产生的热量。
本题考查了串并联电路的特点和电功率公式、电热公式的综合应用，分清充电式暖宝宝不同挡位时电路的连接方式是关键。
10.【答案】D
【解析】解：由题意可知，电动机和电热丝串联，由电源的电压为U、通过的电流为I可知，电路的总功率P=UI，故①错误，③正确；电动机线圈电阻的热功率P1=I2R1，电热丝电阻的功率P2=I2R2，电路的总功率等于电热丝的电功率、电动机线圈电阻的热功率、输出的机械功率之和，则P=P1+P2+P机械>P1+P2=I2R1+I2R2=I2(R1+R2)，故②错误，④正确。选D。
11.【答案】176 840
【解析】解：(1)当S闭合时，R1短路，电路为R2的简单电路，当S断开时，两电阻串联，根据串联电路的总电阻大于其中任一电阻，根据P=U2R可知，S闭合时，为加热状态，S断开时为保温状态，
根据P=U2R得电热丝R2的阻值为：
R2=U2P加热=(220V)21100W=44Ω；
电热丝R1和R2的总阻值为：
R总=U2P保温=(220V)2220W=220Ω，
根据串联电路电阻的规律知电热丝R1的阻值为：
R1=R总-R2=220Ω-44Ω=176Ω；
(2)由ρ=mV得水的质量：
m=ρ水V=1.0×103kg/m3×2×10-3m3=2kg；
水在一个标准大气压强下的沸点为100℃，
水吸收的热量为：
Q=c水m(t-t0)=4.2×103J/(kg⋅℃)×2kg×(100℃-12℃)=7.392×105J，
根据η=QW=QP加热t，该电热水器的热效率为80%，
加热至沸腾所用的时间：
t=QP加热η=7.392×105J1100W×80%=840s。
故答案为：176；840。
(1)分析S闭合和断开时电路连接，根据串联电阻的规律结合P=U2R，分析不同挡位电路的结构，
从而得了加热和保温时功率的表达式，根据串联电阻的规律得出R1；
(2)由ρ=mV得水的质量，因水在一个标准大气压强下的沸点为100℃，根据Q=c水m(t-t0)求出水吸收的热量，根据η=QW=QP加热t求出该电热水器加热至沸腾所用的时间。
本题为电热综合题，考查串联电路的规律及P=U2R和吸热公式、电功公式、密度公式、效率公式的运用，为中考的热点问题。
12.【答案】小于 A
【解析】解：(1)两个完全相同电阻丝串联接入电路中，电流相等，由Q=I2Rt可知两电阻丝产生的热量相同，水的比热容比煤油大，所以质量相等的水和煤油，吸收相同的热量，水的比热容大，吸收能力大，温度上升的少，故是Δt水小于Δt油；
(2)移动滑动变阻器滑片，继续观察，发现水和煤油的温度升高得更快，说明电流产生的热量多，由Q=I2Rt可知，是电路中电流变大，所以电路中的电阻变小，即滑片向A端移动。
故答案为：小于；A。
(1)两个相同电阻丝串联接入电路中，根据串联电路电流的特点，电流相等，由焦耳定律判断产生的热量相同，根据水和煤油的比热容大小判断上升的温度；
(2)温度上升的快，说明电流通过电阻丝产生的热量多，根据焦耳定律判断，电路中的电流变化，由此判断滑片的移动方向。
本题考查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和各影响因素之间的关系。
13.【答案】6 18 30
【解析】解：
(1)由图知，闭合开关S、S1，电路为R1的简单电路，电流表测电路中电流，
由I=UR可得电源电压：U=I1R1=0.3A×20Ω=6V；
10s内电流通过R1产生的热量：
Q1=I12R1t=(0.3A)2×20Ω×10s=18J；
(2)再闭合开关S2，两电阻并联，电流表测干路电流，
并联电路各支路互不影响，所以通过R1的电流不变，
所以R2通过的电流：I2=I-I1=0.5A-0.3A=0.2A，
由并联电路电压特点和欧姆定律可得此时变阻器R2的阻值：
R2=UI2=6V0.2A=30Ω。
故答案为：6；18；30。
(1)闭合开关S、S1，电路为R1的简单电路，电流表测电路中电流，由欧姆定律计算电源电压，由Q=I2Rt计算10s内电流通过R1产生的热量；
(2)再闭合开关S2，两电阻并联，电流表测干路电流，根据并联电路特点和欧姆定律计算变阻器R2的阻值。
本题考查了并联电路的特点和欧姆定律的灵活运用及电热的计算，关键是能判断出开关在不同状态下的电路结构。
14.【答案】L2 90
【解析】解：由P=UI=U2R可得，两灯泡的电阻分别为：
R1=U12P1=(6V)26W=6Ω，R2=U22P2=(6V)23W=12Ω，
两灯泡串联时通过的电流相等，R2>R1，由P=I2R可知，小灯泡L2的实际功率大，小灯泡L2更亮；
此时电路的电流为：
I=UR1+R2=9V6Ω+12Ω=12A，
小灯泡L11min=60s产生热量为：
Q=I2R1t=(12)2×6Ω×60s=90J。
故答案为：L2；90。
根据P=UI=U2R求出两灯泡的电阻，根据串联电路的电流特点和P=I2R比较两灯泡的实际功率关系，实际功率大的灯泡较亮；
根据欧姆定律算出电路的电流，根据Q=I2Rt算出小灯泡L1产生热量。
本题考查了串联电路的特点和欧姆定律、焦耳定律公式的应用，要注意灯泡的亮暗取决于实际功率的大小。
15.【答案】解：
电流产生的热量与电阻的大小、通电时间、电流的大小有关，探究电流通过导体产生的热量与电流的关系时，需控制电阻和通电时间相同，而通过电阻的电流不同；
左侧装置中两电阻丝串联，通过的电流相同，而电阻不同，可以探究电热与电阻的关系；右侧装置中，容器内两电阻丝的阻值相同，但通过容器内两电阻丝的电流不同(干路电流大于其中一条支路上的电流)，所以可以探究电热与电流的关系；
从电源正极依次串联滑动变阻器、右侧电热装置以及开关回到电源负极；如下图所示：
【解析】探究电流通过导体产生的热量与电流的关系时，需控制电阻和通电时间相同，通过电阻的电流不同，并能进行多次测量。
本题考查了探究电流通过导体产生的热量与哪些因素有关，本实验应用了控制变量法，关键能选择出合适的器材，并确定其连接方式。
16.【答案】解：探究电流通过导体产生的热量与电阻的关系时，需控制电流和通电时间相同，所以选择两个不同电阻串联；从电源正极依次串联滑动变阻器、右侧电阻装置以及开关回到电源负极；如下图所示：
【解析】探究电流通过导体产生的热量与电阻的关系时，需控制电流和通电时间相同，所以选择两个不同电阻串联后，在于滑动变阻器串联，滑动变阻器起改变电路电流的作用；根据电流流向法，从电源的正极出发依次画出各电路原件回到负极即可。
本题考查了探究电流通过导体产生的热量与哪些因素有关，本实验应用了控制变量法，关键能选择出合适的器材，并确定其连接方式。
17.【答案】电流和通电时间 温度计示数的变化 转换法 煤油的比热小于水的比热容 在电流和通电时间相同的情况下，导体电阻越大，导体产生的热量越多 96 细 新买的电源线过细使电阻较原来增大，根据Q=I2Rt可知，电阻越大，电源线上产生热量越多
【解析】解：(1)验中两金属丝串联，可以控制通过两个金属丝的电流相同，通电时间也相同；
根据转换法，实验中通过比较两烧瓶中温度计的示数来比较产生的热量多少；
(2)根据△t=Qcm，相同质量的水和煤油吸热相同时，由于煤油的比热容较小，煤油温度升的高，实验现象明显；
(3)实验中，两烧瓶中电阻丝串联通过的电流相同，甲瓶中铜丝的电阻比乙瓶中镍铬合金丝的电阻小，通电时间相同，乙瓶中的温度计示数升高的快，说明乙瓶中产生的热量多，由此可得出结论：通过导体的电流和通电时间相同时，电阻越大，产生的热量越多；
(4)1min内电流通过R1所产生的热量是：Q=I2R1t=(0.4A)2×10Ω×1×60s=96J；
(5)在导体长度，材料一定时，导体横截面积越小，电阻越大，根据Q=I2Rt可知，导线中电流产生的热量越多；所以电源线过热的原因可能是这根导线的横截面积比原来小，即导线过细。
故答案为：(1)电流和通电时间；温度计示数的变化；转换法；(2)煤油的比热小于水的比热容；(3)在电流和通电时间相同的情况下，导体电阻越大，导体产生的热量越多；(4)96；(5)细；新买的电源线过细使电阻较原来增大，根据Q=I2Rt可知，电阻越大，电源线上产生热量越多。
(1)串联电路中，各处的电流是相同的；电流产生的热量不能用眼睛直接观察，根据转换法，通过使质量和初温相同的同种液体液体吸热，比较升高的温度大小来显示产生的热量多少；
(2)水的比热容较大，煤油的比热容较小，根据△t=Qcm分析；
(3)通过比较温度计示数的变化情况和电阻的大小关系得出结论；
(4)根据Q=I2R求出1min内电流通过R1所产生的热量是；
(5)由Q=I2Rt可知，电流通过导体产生的热量跟电流、电阻大小和通电时间有关，电饭锅跟导线串联在一起，因此通电时间和电流大小相等时，电源线发现很热，说明电源线电阻大；电阻的大小又与导线的长度和粗细有关，导线越长、越小电阻越大。
本题探究“电流通过导体产生的热量与电阻的关系”，考查串联电路电流的规律、Q=I2Rt和△t=Qcm公式的运用。
18.【答案】温度计的示数变化 不同 等于 A
【解析】解：(1)两个烧瓶内的煤油质量相同，根据Q=cmΔt可知煤油吸收的热量跟温度变化有关，所以在实验过程中通过温度计的示数变化观察热量；由图可知两个电阻丝是串联电路，通过的电流相同，根据控制变量法的要求可知如图装置是探究电流通过导体产生的热量与电阻的关系，所以为达到实验目的，选用的电阻丝阻值应不同，通过R1的电流等于通过R2的电流；
(2)在该实验中用到的物理研究方法有控制变量法和转换法；
A、探究物体受到几个力作用，引入了合力的概念，用到了等效替代法，故A正确；
B、探究压力的作用效果，可通过观察海绵的凹陷程度，用到了控制变量法和转换法，故B错误；
C、探究电流与电压的关系，必须保持电阻一定，用到了控制变量法，故C错误。
故答案为：(1)温度计的示数变化；不同；等于；(2)A。
(1)电流通过导体产生的热量不能直接观察，但由Q=cmΔt可知热量跟温度的变化有关，而温度是可以通过温度计观察的，这种实验方法叫转换法；电流通过导体产生的热量跟电流大小、电阻大小和通电时间有关，探究电流产生热量跟电阻的关系时，要控制通过的电流和通电时间不变，这种实验方法叫控制变量法；
(2)该实验中用到了控制变量法和转换法，逐一分析选项中应用到的研究方法即可。
本题主要考查学生对焦耳定律的认识，注重对探究实验的考查，在该实验中还用到了控制变量法和转换法，是中考物理常见题型。
19.【答案】解：(1)静止的电水壶对水平桌面的压力F=G=mg=0.6kg×10N/kg=6N，
静止的电水壶对水平桌面的压强p=FS=6N0.02m2=300Pa；
(2)根据P=UI可知电热水壶的额定电流I=PU=1100W220V=5A；
(3)电水壶中装进质量为1kg、初温23℃的水，加热到100℃，需要吸收的热量：
Q吸=c水m△t=4.2×103J/(kg⋅℃)×1kg×(100℃-23℃)=3.234×105J；
已知不考虑热量损失，所以消耗的电能W=Q吸=3.234×105J，
由P=Wt可得，需要的加热时间：
t=Wt=3.234×105J1100W=294s。
答：(1)静止的电水壶对水平桌面的压强是300Pa；
(2)电热水壶的额定电流是5A；
(3)电水壶中装进质量为1kg、初温23℃的水，加热到100℃，需要吸收的热量是3.234×105J；不计热量损失，电水壶至少正常工作294s的时间。
【解析】(1)已知电热水壶的质量，根据G=mg可以得到重力，电热水壶对桌面的压力等于其重力大小；已知压力和接触面积，利用p=FS可以得到电热水壶对桌面的压强；
(2)已知电热水壶的额定电压和额定功率，利用P=UI得到额定电流；
(3)已知水的比热容、质量、初温度和末温度，利用公式Q=cm△t得到水吸收的热量；
不考虑热量损失，消耗的电能等于水吸收的热量。已知电热水壶额定功率和消耗的电能，可以得到加热时间。
此题是一道综合题，考查了电功率变形公式、压强计算公式、热量计算公式和电能变形公式的应用，计算环节不复杂，难度不大。
20.【答案】慢加热
【解析】解：(1)用该热水器把水加热到最高温度，水需要吸收的热量：
Q吸=c水m(t-t0)=4.2×103J/(kg⋅℃)×40kg×(75℃-25℃)=8.4×106J；
(2)由电路图可知，开关S2接a、S1闭合时R1与R2并联，开关S2接b、S1闭合时电路为R1的简单电路，开关S2接b、S1断开时R1与R2串联，
因串联电路中总电阻大于任何一个分电阻、并联电路中总电阻小于任何一个分电阻，
所以，开关S2接a、S1闭合时电路的总电阻最大，开关S2接b、S1断开时电路的总电阻最小，
因电源的电压一定时，由P=UI=U2R可知，电路的总电阻越大，总功率越小，反之越大，
所以，开关S2接a、S1闭合时电热水器处于快加热状态，开关S2接b、S1断开时电热水器保温状态，则开关S2接b、S1闭合时电热水器处于慢加热状态，
则R1的阻值：R1=U2P慢=(220V)21210W=40Ω；
(3)开关S2接b、S1断开时，R1与R2串联，电热水器保温状态，
此时电路的总电阻：R总=U2P保=(220V)2605Ω=80Ω，
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=80Ω-40Ω=40Ω，
开关S2接a、S1闭合时，R1与R2并联，电热水器处于快加热状态，
因并联电路中各支路两端的电压相等，
所以，电热水器处于快加热时的电功率：P快=U2R1+U2R2=(220V)240Ω+(220V)240Ω=2420W，
用该电热水器把原有的水加热到最高温度时，
由η=Q吸W×100%可得，消耗的电能W=Q吸η=8.4×106J84%=1×107J，
由P=Wt可得，用快加热需要的加热时间t快=WP快=1×107J2420W≈4132s，
用慢加热需要的加热时间t慢=WP慢=1×107J1210W≈8264s，
则用快加热比用慢加热节约的时间△t=t慢-t快=8264s-4132s=4132s。
答：(1)用该热水器把水加热到最高温度，水需要吸收的热量是8.4×106J；
(2)慢加热；R1的阻值为40Ω；
(3)用快加热比用慢加热节约4132s。
(1)用该热水器把水加热到最高温度时，根据Q吸=c水m(t-t0)求出水需要吸收的热量；
(2)由电路图可知，开关S2接a、S1闭合时R1与R2并联，开关S2接b、S1闭合时电路为R1的简单电路，开关S2接b、S1断开时R1与R2串联，根据电阻的串联特点和电阻的并联特点比较总电阻关系，电源的电压一定时，根据P=UI=U2R可知，电路的总电阻越大，总功率越小，反之越大，据此判断出电热水器的状态，根据P=UI=U2R求出R1的阻值；
(3)开关S2接b、S1断开时，R1与R2串联，电热水器保温状态，根据P=UI=U2R求出此时电路的总电阻，利用电阻的串联求出R2的阻值，开关S2接a、S1闭合时，R1与R2并联，电热水器处于快加热状态，根据并联电路的电压特点和P=UI=U2R求出电热水器处于快加热时的电功率；用该电热水器把原有的水加热到最高温度时，利用η=Q吸W×100%求出消耗的电能，利用P=Wt求出用快加热和用慢加热时需要的加热时间，然后求出用快加热比用慢加热节约的时间。
本题考查了吸热公式和电功率公式、效率公式、电功公式以及串并联电路特点的应用，分清电热水器处于不同挡位时电路的连接方式是关键，有一定的难度。
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