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物理人教版（2024）第4节 焦耳定律习题
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这是一份物理人教版（2024）第4节 焦耳定律习题，共27页。试卷主要包含了电流的热效应，焦耳定律，电热的利用和防止，计算题等内容，欢迎下载使用。
一、电流的热效应
1、定义：电流通过导体时电能转化成内能，这种现象叫做电流的热效应。
2、影响电流热效应大小的因素：导体通电时，产生热的多少与电流的大小、导体电阻的大小和通过时间有关。
3、 探究影响电流通过导体产生的热量的因素
如图所示，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。
（1）电流产生的热量与电阻的关系
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。
实验表明：在电流相同、通电时间相同的情况下，电阻越大，电阻产生的热量越多。
（2）电流产生的热量与电流大小的关系
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。
实验表明：在电阻相同、通电时间相同的情况下，电流越大，电阻产生的热量越多。
二、焦耳定律
1、内容：电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成正比，跟电阻成正比，跟通电时间成正比。
2、公式：
3、 只有在纯电阻电路中可以用电功公式计算电热。
（1）纯电阻电路中，电流做的功全部用来产生热量，此时电功等于电热，即W=Q。
（2）非纯电阻电路中，电流所做的功只有一部分用来产生热量，如电动机工作时，既产生热量又产生机械能，电功等于热量与机械能之和，即W>Q。
三、电热的利用和防止
1、电热的利用：用电来加热的设备叫电热器，例如家用热水器、电饭煲等。
注意：电热器是利用电流做功，将电能转化成内能，使我们获得需要的热量。有些电器通电时也能产生热量，但不是用来加热的，所以不能叫电热器，例如电视机。
2、电热的危害：很多情况下，电流通过导体时产生的热量并不是我们需要的，这时电能浪费掉了，有时还会引起事故甚至灾害，所以要想办法阻止电热的产生。
必刷易错题型
一、选择题
1．（2021•合肥期末）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
2．（2022•柳州中考）在“探究通电导体放出的热量跟哪些因素有关”的实验中发现，电路中的电阻丝温度升高而导线温度没有明显变化，这是因为二者的（ ）
A．电阻不同B．电流不同
C．密度不同D．通电时间不同
3．（2022•株洲模拟）如图所示，将乙图锡纸条的中间剪掉一些，已知ab、bc、cd长度相等，如图甲所示，将锡纸条接在电池两极，很快锡纸条开始冒烟、着火。关于该实验现象的分析错误的是（ ）
A．ab段的电阻大于bc段的电阻
B．ab段的电流小于bc段的电流
C．ab段两端的电压大于cd段两端的电压
D．bc段产生的热量大于cd段
4．（2022•南京模拟）下列实例中，为了防止电热产生危害的是（ ）
A．用电熨斗熨衣服
B．高空飞行员所穿衣服里有电热保温装置
C．电视机的机壳上有许多小孔
D．孵化家禽的电热孵卵机
5．（2022•宜昌模拟）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R1，R2产生的热量之比为（ ）
A．2：1B．1：2C．4：1D．1：4
6．（2022•天津模拟）用a、b、c三个相同的气球分别将三个相同的空烧瓶口密封；烧瓶中，用几个相同阻值的电阻以不同的连接方式接入电路中（如图所示）。通电一段时间后，体积变化最大的气球是（ ）
A．a气球B．b气球C．c气球D．一样大
7．（2022•合肥模拟）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
8．（2022•青岛期中）通过甲、乙两段导体的电流之比为1：2，甲的电阻是乙的5倍，通电相同时间，则甲、乙两段导体产生的热量之比是（ ）
A．2：5B．5：4C．16：5D．5：1
9．（2022•兰州模拟）如图所示，在甲、乙两地之间沿直线架设两条输电线，由甲地向乙地输电，两条输电线总电阻为2Ω，甲地电源的电压为220V不变，线路电流为10A，下列说法正确的是（ ）
A．乙地用户用电器上的电压为220V
B．在100s的时间内，输电线上产生的热量为4×105J
C．当乙地用户消耗的总功率增大时，用户用电器上的电压也增大
D．当乙地用户消耗的总功率增大时，相同时间内输电线上产生的热量增多
10．（2022•南宁模拟）如图所示的甲、乙两个电热器，其电源电压相同，电阻丝R1、R2的阻值不变，相同的托盘上放有相同的石蜡。当闭合开关S时，下列说法正确的是（ ）
A．甲中的石蜡熔化比乙中的石蜡熔化快
B．甲中通过R1的电流等于乙中通过R1的电流
C．甲中R2两端的电压小于乙中R2两端的电压
D．若使两块石蜡均完全熔化，则甲电路通电时间更长
11．（2021•安阳期末）如表是小滨家中两挡位电饭锅铭牌，图甲是其简化电路。R1和R2都是电阻丝，不计温度对电阻的影响，产生的热量全部被水吸收，水的比热容4.2×103J/（kg•℃），通过断开其它用电器，只接通电饭锅且处于加热状态，来测量电饭锅的功率，观察图乙所示的电能表的转盘1min内转了40转，下面说法正确的是（ ）
A．电饭锅在加热状态下正常工作时的总电流0.2A
B．电阻R2的阻值是1100Ω
C．测量时电饭锅的实际加热功率是800W
D．电饭锅在加热状态下正常工作7min，可将2.2kg水的温度升高2℃
12．（2021•西安模拟）纳米技术不仅应用于高科技，在生产、生活中得到了广泛的应用，某中学纳米课题研究小组的同学了解到的某一新产品﹣﹣纳米电热水器的部分技术参数表及电路图如下，设R1、R2、R3均为加热电阻，其值不受温度影响，S为挡位开关，是热水器有“低”“中”“高”温度挡，使用时接入家庭电路中，则下列说法正确的是（ ）
A．开关S接“3”挡时为高温挡，因为接入电路的热电阻多
B．R2的阻值为26.4Ω
C．在低温挡通电10min，该热水器消耗电能为5×103J
D．该热水器在“低”“中”温度挡分别通电1min（不计热量损耗）两种情况下水箱内水温升高之比为1：4
二、填空题
13．（2022•汕头模拟）如图现象说明了电流通过导体产生热量的多少与导体 有关，通电足够长时间后若电阻R2处出现断路后，则左侧U形管两侧液面高度差将会 （选填“变大”“变小”或“不变”）。
14．（2022•烟台模拟）甲、乙两只电炉标有“220V 500W”和“220V 1000W”字样，把它们串联在220V的电路中。在相同时间内产生热量较多的是 ，将它们并联在电路中，产生热量较多的是 （选填“甲”或“乙”）。串联时甲电炉消耗的电功率与并联时甲电炉消耗的电功率之比为 。
15．（2022•福州模拟）图甲是新型取暖器件——电热膜，它是由一条条导电墨线压在绝缘薄膜制成，其结构如图乙所示。电热膜工作时利用了电流的 效应，若其中一根导电墨线脱落，则电热膜的总电阻将 。
16．（2022•淄博模拟）如图所示电路，电源电压不变，R1为发热电阻，阻值为10Ω。R2为定值电阻，阻值为20Ω。R为滑动变阻器。闭合开关S，当滑片P移动到A端时，电流表的示数为0.3A，电源电压U＝ V；当滑片P移到B端时，发热电阻R1在1分钟内产生的热量为 J，此时若R1突然发生断路，电流表的示数 。（选填“变大”、“变小”或“不变”）
17．（2021•成都中考）某家用电热壶有“加热”和“保温”两个挡位，其简化电路如图所示，R1、R2是电热丝，R1＝1050Ω，R2＝50Ω。开关S接“1”时，电热壶为 挡位。开关S接“2”时，通电5min，电流通过R2产生的热量为 J。
18．（2021•宁德模拟）某兴趣小组模拟冬季温房自动化加热和保温的电路，如图所示。光控开关S因光照改变会自动通断，该电路具有白天保温、晚上加热的特点。R1、R2为电热丝，a、b间电压U＝24V，R1＝72Ω，晚上电路的发热功率为12W．则：保温时S应处于 （填“闭合”或“断开”）状态；该电路白天工作5min产生的热量是 J。
三、实验探究题
19．（2022•日照模拟）某学习小组在老师的指导下，探究电流通过导体时产生热量的多少跟什么因素有关。他们用的实验器材如图所示，两个透明容器中密封着等量空气，U形管中液面最初相平，两个密闭容器中都有一段电阻丝。
（1）请你用笔画线代替导线，把图甲两个容器的电阻丝接到电路中。
（2）实验中通过观察液面高度的变化来比较电流通过导体产生热量的多少，这种方法叫 。
（3）接好电路，闭合开关，通电一段时间后， （填“左”或“右”）侧U形管中液面高度变化大，此实验现象表明，在电流和通电时间均相同的情况下， 越大，所产生的热量越多。
（4）让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相同阻值的电阻和这个容器内的电阻并联（如图乙所示）。移走图甲中的电阻，换接图乙中的电阻到电路中，重新做这个实验。此时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U形管中液面高度变化，由此得到的结论是
（5）如果热量用Q表示，电流用I表示，电阻用R表示，时间用t表示，则Q＝ 。
20．（2021•常州中考）小组同学选择阻值不变的电阻丝，探究“电流通过电阻丝产生的热量（简称电热）与通电时间、电流、电阻的关系”。
（1）为探究电热与通电时间、电流的关系，在锥形瓶内装入适量煤油，设计电路如图甲所示，开关闭合前，滑动变阻器的滑片P应置于 （A/B）端。
（a）闭合开关S，调节滑动变阻器的滑片P，直至电流表示数为0.5A，通电5分钟、温度计的示数升高了5℃。
（b）保持滑动变阻器滑片P的位置不变，通电10分钟、温度计的示数升高了9℃。
（a）、（b）对比可得结论： 。
（c）向 移动滑动变阻器的滑片P，直至电流表示数为1A，通电10分钟、温度计的示数升高了33℃，（b）、（c）对比可得结论： 。
（d）实验只能得到定性结论，主要原因是 。
（2）为探究电热与电阻的关系，并测出标签污损的电阻丝R2的阻值，在两个相同的锥形瓶内装入等质量的煤油，设计如图乙所示电路。开关闭合后，电压表有示数，但电流表无示数，电路故障是 ，排除故障后，调节滑动变阻器的滑片P得到电表示数如图丙所示，则电压表示数为 Ⅴ，电流表示数为 A，R2阻值为 Ω。一段时间后，观察到电阻丝 所在锥形瓶中的温度计示数升高的比较多。
（3）请分析“电炉工作时，电炉丝发热明显、而与电炉丝相连的导线发热不明显”：电炉丝的电流 导线的电流，电炉丝的电阻 导线的电阻。（选填：“大于”、“等于”、“小于”）
四、计算题
21．（2021•淄博）在测量小灯泡电功率的实验中，电路如图甲所示，电源电压恒为4V，小灯泡标有“2.5V”字样，滑动变阻器规格为“50Ω 1A”，实验得到小灯泡的I﹣U图像如图乙所示。求：
（1）小灯泡的额定功率；
（2）小灯泡正常发光时，滑动变阻器R接入电路的阻值；
（3）当小灯泡消耗的功率为0.2W时，通电1min，滑动变阻器R产生的热量。
22．（2022•安顺模拟）图甲是小明家使用的电饭煲，图乙是其电路原理图，电路中电源电压为220V。R1和R2为阻值不变的电热丝，S1为温度自动控制开关，可实现“加热”和“保温”状态的转换。该电饭煲的最大容量是4L，额定加热功率是1210W，额定保温功率是100W。[c水＝4.2×103J/（kg•℃）]求：
（1）电热丝R1的阻值是多少？
（2）若该电饭煲将2kg水从20℃加热到100℃时，水吸收的热量是多少？
（3）关闭家中其他用电器，只让该电饭煲在加热状态下工作4min，观察到标有“1200r/（kW•h）”字样的电能表转盘转了80转，则电饭煲工作过程中的实际电压是多少？
额定电压
220V
频率
50Hz
额定功率
加热
880W
保温
44W
型号
额定电压
V
水箱容量
L
频率
Hz
额定功率
kW
DGW
220
40
50
0.5/1.0/2.2
18.4 焦耳定律 同步易错题集
高频考点梳理
一、电流的热效应
1、定义：电流通过导体时电能转化成内能，这种现象叫做电流的热效应。
2、影响电流热效应大小的因素：导体通电时，产生热的多少与电流的大小、导体电阻的大小和通过时间有关。
3、 探究影响电流通过导体产生的热量的因素
如图所示，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。
（1）电流产生的热量与电阻的关系
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。
实验表明：在电流相同、通电时间相同的情况下，电阻越大，电阻产生的热量越多。
（2）电流产生的热量与电流大小的关系
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。
实验表明：在电阻相同、通电时间相同的情况下，电流越大，电阻产生的热量越多。
二、焦耳定律
1、内容：电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成正比，跟电阻成正比，跟通电时间成正比。
2、公式：
3、 只有在纯电阻电路中可以用电功公式计算电热。
（1）纯电阻电路中，电流做的功全部用来产生热量，此时电功等于电热，即W=Q。
（2）非纯电阻电路中，电流所做的功只有一部分用来产生热量，如电动机工作时，既产生热量又产生机械能，电功等于热量与机械能之和，即W>Q。
三、电热的利用和防止
1、电热的利用：用电来加热的设备叫电热器，例如家用热水器、电饭煲等。
注意：电热器是利用电流做功，将电能转化成内能，使我们获得需要的热量。有些电器通电时也能产生热量，但不是用来加热的，所以不能叫电热器，例如电视机。
2、电热的危害：很多情况下，电流通过导体时产生的热量并不是我们需要的，这时电能浪费掉了，有时还会引起事故甚至灾害，所以要想办法阻止电热的产生。
必刷易错题型
一、选择题
1．（2021•合肥期末）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
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。
答案：B。
2．（2022•柳州中考）在“探究通电导体放出的热量跟哪些因素有关”的实验中发现，电路中的电阻丝温度升高而导线温度没有明显变化，这是因为二者的（ ）
A．电阻不同B．电流不同
C．密度不同D．通电时间不同
解：电路中的电阻丝和导线串联连接，而串联电路处处电流相等，因此通过电阻丝和导线的电流和通电时间都相等，由于电阻丝的阻值远远大于导线的阻值，由Q＝I2Rt可知，电阻丝产生的热量比导线多。A符合题意。
答案：A。
3．（2022•株洲模拟）如图所示，将乙图锡纸条的中间剪掉一些，已知ab、bc、cd长度相等，如图甲所示，将锡纸条接在电池两极，很快锡纸条开始冒烟、着火。关于该实验现象的分析错误的是（ ）
A．ab段的电阻大于bc段的电阻
B．ab段的电流小于bc段的电流
C．ab段两端的电压大于cd段两端的电压
D．bc段产生的热量大于cd段
解：A、由图知，锡纸条上ab、bc、cd段的材料和长度相等，ab段横截面积最小，cd段横截面积最大，在材料和长度相同时，横截面积越小电阻越大，所以ab段的电阻最大，bc段的电阻较大，cd段的电阻最小，故A正确；
B、由图知，锡纸条上ab、bc、cd段是串联的，根据串联电路的电流特点可知，通过ab、bc、cd段的电流是相等的，故B错误；
C、根据欧姆定律可知，通过ab、bc、cd段的电流是相等的，由于ab段的电阻最大，bc段的电阻较大，cd段的电阻最小，所以ab段两端的电压最大，bc段两端的电压其次，cd段两端的电压最小，故C正确；
D、根据焦耳定律可知，通过ab、bc、cd段的电流和通电时间是相等的，由于ab段的电阻最大，bc段的电阻较大，cd段的电阻最小，所以ab段产生的热量最多，bc段产生的热量其次，cd段产生的热量最少，故D正确。
答案：B。
4．（2022•南京模拟）下列实例中，为了防止电热产生危害的是（ ）
A．用电熨斗熨衣服
B．高空飞行员所穿衣服里有电热保温装置
C．电视机的机壳上有许多小孔
D．孵化家禽的电热孵卵机
解：电熨斗、高空飞行员所穿衣服里的电热保温装置、孵化家禽的电热孵卵机都是利用电热来为人类服务，故ABD不符合题意；
电视机的机壳上有许多小孔是为了把各电器元件产生的热量及时散失掉，即是为了防止电热危害，故C符合题意。
答案：C。
5．（2022•宜昌模拟）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R1，R2产生的热量之比为（ ）
A．2：1B．1：2C．4：1D．1：4
解：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＝可知，R1、R2的电阻之比为1：2；
通电时间相同，电压相同，则根据焦耳定律公式Q＝W＝可知，产生的热量与电阻成反比，故热量之比为2：1。
答案：A。
6．（2022•天津模拟）用a、b、c三个相同的气球分别将三个相同的空烧瓶口密封；烧瓶中，用几个相同阻值的电阻以不同的连接方式接入电路中（如图所示）。通电一段时间后，体积变化最大的气球是（ ）
A．a气球B．b气球C．c气球D．一样大
解：
由图可知，三个烧瓶的电阻（相同的电阻R）以不同方式接入电路中时是串联的，所以通过电流相等，通电时间也相等，由Q＝I2Rt可知c烧瓶里电阻放出热量最多，瓶中气体温度最高，气球的体积变化最大。
答案：C。
7．（2022•合肥模拟）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
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。
答案：C。
8．（2022•青岛期中）通过甲、乙两段导体的电流之比为1：2，甲的电阻是乙的5倍，通电相同时间，则甲、乙两段导体产生的热量之比是（ ）
A．2：5B．5：4C．16：5D．5：1
解：
电热器产生的热量之比：＝＝××＝××＝。
答案：B。
9．（2022•兰州模拟）如图所示，在甲、乙两地之间沿直线架设两条输电线，由甲地向乙地输电，两条输电线总电阻为2Ω，甲地电源的电压为220V不变，线路电流为10A，下列说法正确的是（ ）
A．乙地用户用电器上的电压为220V
B．在100s的时间内，输电线上产生的热量为4×105J
C．当乙地用户消耗的总功率增大时，用户用电器上的电压也增大
D．当乙地用户消耗的总功率增大时，相同时间内输电线上产生的热量增多
解：
A、由图知，乙地用户用电器与输电线是串联的，输电线总电阻为2Ω，由串联电路特点和欧姆定律可得，
乙地用户用电器上的电压为U用电器＝U﹣U线＝U﹣IR线＝220V﹣10A×2Ω＝200V，故A错误；
B、在100s的时间内，输电线上产生的热量Q＝I2Rt＝（10A）2×2Ω×100s＝2×104J，故B错误；
CD、由P＝UI知，当乙地用户消耗的总功率增大时，电路中电流增大，由U＝IR知，输电线分得的电压越大，则用户用电器分得电压越小，故C错误；
根据Q＝I2Rt可知相同时间内输电线上产生的热量增多，故D正确。
答案：D。
10．（2022•南宁模拟）如图所示的甲、乙两个电热器，其电源电压相同，电阻丝R1、R2的阻值不变，相同的托盘上放有相同的石蜡。当闭合开关S时，下列说法正确的是（ ）
A．甲中的石蜡熔化比乙中的石蜡熔化快
B．甲中通过R1的电流等于乙中通过R1的电流
C．甲中R2两端的电压小于乙中R2两端的电压
D．若使两块石蜡均完全熔化，则甲电路通电时间更长
解：由图知，甲中R1、R2并联，乙中R1、R2串联；由题知，电源电压相同，相同的托盘上放有相同的石蜡。
A、由串联和并联电路的电阻特点知，甲电路总电阻小于乙，由Q＝W＝t可知，在相等时间内，甲电路产生热量较多，所以甲中石蜡熔化的较快，故A正确；
BC、由串联和并联电路的电压规律知，甲电路中R1两端电压大于乙电路中R1两端电压，由I＝知，甲中通过R1的电流较大，故B、C错误；
D、使两块石蜡均完全熔化，需要的热量相等，甲电路总电阻小于乙，由Q＝W＝t，产生相同热量，甲电路通电时间短一些，故D错误。
答案：A。
11．（2021•安阳期末）如表是小滨家中两挡位电饭锅铭牌，图甲是其简化电路。R1和R2都是电阻丝，不计温度对电阻的影响，产生的热量全部被水吸收，水的比热容4.2×103J/（kg•℃），通过断开其它用电器，只接通电饭锅且处于加热状态，来测量电饭锅的功率，观察图乙所示的电能表的转盘1min内转了40转，下面说法正确的是（ ）
A．电饭锅在加热状态下正常工作时的总电流0.2A
B．电阻R2的阻值是1100Ω
C．测量时电饭锅的实际加热功率是800W
D．电饭锅在加热状态下正常工作7min，可将2.2kg水的温度升高2℃
解：A、当开关S1、S2同时闭合时，R1和R2并联，此时为加热状态，由表格可知，加热功率P加＝880W，根据P＝UI可知，电饭锅在加热状态下正常工作时的总电流：I总＝＝＝4A，故A错误；
B、当只闭合开关S1时，只有R1工作，此时为保温状态，保温功率为44W，则R2的功率为：P2＝P加﹣P保＝880W﹣44W＝836W；
由P＝可知，R2＝＝≈57.9Ω，故B错误；
C、由图乙可知，电能表的转盘转过3000转，电路中的用电器消耗的电能是1kW•h，则电能表的转盘转了40转，电饭锅消耗的电能：W＝＝kW•h＝4.8×104J；
电饭锅的实际功率：P＝＝＝800W，故C正确；
D、电饭锅在加热状态下正常工作7min消耗的电能：W′＝P加t′＝880W×7×60s＝3.696×105J；
产生的热量全部被水吸收，则Q吸＝W′＝3.696×105J；
由Q吸＝cmΔt可知，可将2.2kg水升高的温度：Δt＝＝＝40℃，故D错误。
答案：C。
12．（2021•西安模拟）纳米技术不仅应用于高科技，在生产、生活中得到了广泛的应用，某中学纳米课题研究小组的同学了解到的某一新产品﹣﹣纳米电热水器的部分技术参数表及电路图如下，设R1、R2、R3均为加热电阻，其值不受温度影响，S为挡位开关，是热水器有“低”“中”“高”温度挡，使用时接入家庭电路中，则下列说法正确的是（ ）
A．开关S接“3”挡时为高温挡，因为接入电路的热电阻多
B．R2的阻值为26.4Ω
C．在低温挡通电10min，该热水器消耗电能为5×103J
D．该热水器在“低”“中”温度挡分别通电1min（不计热量损耗）两种情况下水箱内水温升高之比为1：4
解：（1）接3时为低温挡，因为此时电阻最大，根据P＝UI＝，电功率最小，为低温挡，故A不正确；
（2）当接1时为高温挡，电路只有R1接入电路，额定功率P1＝2.2kW＝2200W，
则R1＝＝＝22Ω；
当接2时为中温挡，电路为R1、R2串联，额定功率P2＝1kW＝1000W，
则R′＝＝＝48.4Ω，
R2＝R′﹣R1＝48.4Ω﹣22Ω＝26.4Ω，故B正确；
（3）由P＝可得，在低温挡通电10min，消耗的电能：
W低＝P低t＝0.5×103W×10×60s＝3×105J，故C不正确；
（4）由P＝可得，该热水器在“低”“中”温度挡分别通电1min消耗的电能之比：
＝＝＝＝，
不计热量损耗时，Q吸＝W，
由W＝Q吸＝cm△t可得，两种情况下水箱内水温升高之比：
＝＝＝，故D不正确。
答案：B。
二、填空题
13．（2022•汕头模拟）如图现象说明了电流通过导体产生热量的多少与导体 电流 有关，通电足够长时间后若电阻R2处出现断路后，则左侧U形管两侧液面高度差将会 变小 （选填“变大”“变小”或“不变”）。
解：（1）由图可知，R1、R2电阻相同且通电时间相同，电流不同，产生的热量不同，则图中说明了电流通过导体产生热量的多少与导体电流有关。
（2）通电足够长时间后，若电阻R2处出现断路后，电阻R1和R3串联，与原来R2、R3并联后再与R1串联相比，总电阻变大，电路中电流变小，根据焦耳定律可知，电阻R1产生的热量将变小，则左侧U形管两侧液面高度差将会变小。
答案：电流；变小。
14．（2022•烟台模拟）甲、乙两只电炉标有“220V 500W”和“220V 1000W”字样，把它们串联在220V的电路中。在相同时间内产生热量较多的是 甲 ，将它们并联在电路中，产生热量较多的是 乙 （选填“甲”或“乙”）。串联时甲电炉消耗的电功率与并联时甲电炉消耗的电功率之比为 4：9 。
解：
（1）由P＝得，电炉的电阻R＝，
因为甲、乙两只电炉的额定电压相同，额定功率P甲＜P乙，
所以甲、乙两只电炉的电阻：R甲＞R乙，
又因为串联电路中的电流处处相等，
即通过甲、乙两只电炉的电流：I甲＝I乙，
根据Q＝I2Rt可知，在相同时间内产生的热量Q甲＞Q乙，故串联时产生热量较大的是甲；
将它们并联在220V电路上，
根据并联电路中各支路两端的电压相等，即U甲＝U乙＝220V，
则两电炉的实际功率等于额定功率，即：P甲＝500W；P乙＝1000W，
根据Q＝W＝Pt可知，在相同时间内产生的热量Q甲＜Q乙，故并联时产生热量较大的是乙；
（2）甲电炉的电阻为R甲＝＝＝96.8Ω，乙电炉的电阻为R乙＝＝＝48.4Ω，
串联在220V电路中甲消耗的实际功率为：
P实甲＝I实2R甲＝（）2×R甲＝（）2×96.8Ω＝W；
当甲电炉并联在220V电路中，P实甲′＝P额甲＝500W，
所以两种情况下甲消耗的功率之比为P实甲：P实甲′＝W：500W＝4：9。
答案：甲；乙；4：9。
15．（2022•福州模拟）图甲是新型取暖器件——电热膜，它是由一条条导电墨线压在绝缘薄膜制成，其结构如图乙所示。电热膜工作时利用了电流的 热 效应，若其中一根导电墨线脱落，则电热膜的总电阻将 增大 。
解：电热膜工作时利用了电流的热效应；
若其中一根导电墨线脱落，并联电阻的个数将减少，则电热膜的总电阻将增大。
答案：热；增大。
16．（2022•淄博模拟）如图所示电路，电源电压不变，R1为发热电阻，阻值为10Ω。R2为定值电阻，阻值为20Ω。R为滑动变阻器。闭合开关S，当滑片P移动到A端时，电流表的示数为0.3A，电源电压U＝ 6 V；当滑片P移到B端时，发热电阻R1在1分钟内产生的热量为 216 J，此时若R1突然发生断路，电流表的示数 不变 。（选填“变大”、“变小”或“不变”）
解：（1）由图可知，闭合开关S，当滑片P移动到A端时，滑动变阻器接入电路的阻值为0，此时R1和R2并联，电流表测通过R2的电流，
根据可得，R2的两端电压：U2＝I2R2＝0.3A×20Ω＝6V，
根据并联电路的电压规律可知，电源电压：U＝U1＝U2＝6V；
（2）由并联电路特点可知，各支路的用电器互不影响，
所以当滑片P移到B端时，R1的两端电压不变，阻值不变，
则通过R1的电流：I1＝＝＝0.6A，
则电阻R1在1分钟内产生的热量：Q＝I12R1t＝（0.6A）2×10Ω×1×60s＝216J；
（3）当滑片P移到B端时，电流表测R2和R所在支路的电流，根据并联电路的特点可知，若R1突然发生断路，R2和R的两端电压不变，等于电源电压，电阻不变，根据欧姆定律可知R2和R所在支路的电流不变，故电流表示数不变。
答案：6；216；不变。
17．（2021•成都中考）某家用电热壶有“加热”和“保温”两个挡位，其简化电路如图所示，R1、R2是电热丝，R1＝1050Ω，R2＝50Ω。开关S接“1”时，电热壶为 加热 挡位。开关S接“2”时，通电5min，电流通过R2产生的热量为 600 J。
解：
（1）由电路图可知，开关S接“1”时电路为R2的简单电路，开关S接“2”时R1与R2串联，
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，则开关S接“1”时，电路中的总电阻最小，根据P＝可知，电源电压一定时，电路消耗的功率最大，电热水壶处于加热挡；
（2）开关S接“2”时，两电阻串联，为保温状态，电路的总电阻为：R＝R1+R2＝1050Ω+50Ω＝1100Ω，
则电路中的电流：I＝＝＝0.2A，
通电5min电流通过R2产生的热量：Q＝I2R2t＝（0.2A）2×50Ω×5×60s＝600J。
答案：加热；600。
18．（2021•宁德模拟）某兴趣小组模拟冬季温房自动化加热和保温的电路，如图所示。光控开关S因光照改变会自动通断，该电路具有白天保温、晚上加热的特点。R1、R2为电热丝，a、b间电压U＝24V，R1＝72Ω，晚上电路的发热功率为12W．则：保温时S应处于 断开 （填“闭合”或“断开”）状态；该电路白天工作5min产生的热量是 1440 J。
解：
（1）由电路图可知，开关S断开时，R1与R2串联，电路中的总电阻最大，
电源的电压一定，由P＝UI＝可知，电路的总功率最小，电路处于保温状态；
（2）由电路图可知，开关S闭合时，电路为R2的简单电路，电路的总电阻最小，总功率最大，处于加热状态，
由P＝UI＝得电路中R2的阻值：
R2＝＝＝48Ω；
该电路白天工作处于保温状态，
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，
所以，电路白天工作5min产生的热量：
Q＝W＝t＝×5×60s＝1440J。
答案：断开；1440。
三、实验探究题
19．（2022•日照模拟）某学习小组在老师的指导下，探究电流通过导体时产生热量的多少跟什么因素有关。他们用的实验器材如图所示，两个透明容器中密封着等量空气，U形管中液面最初相平，两个密闭容器中都有一段电阻丝。
（1）请你用笔画线代替导线，把图甲两个容器的电阻丝接到电路中。
（2）实验中通过观察液面高度的变化来比较电流通过导体产生热量的多少，这种方法叫 转换法 。
（3）接好电路，闭合开关，通电一段时间后， 右 （填“左”或“右”）侧U形管中液面高度变化大，此实验现象表明，在电流和通电时间均相同的情况下， 电阻 越大，所产生的热量越多。
（4）让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相同阻值的电阻和这个容器内的电阻并联（如图乙所示）。移走图甲中的电阻，换接图乙中的电阻到电路中，重新做这个实验。此时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U形管中液面高度变化，由此得到的结论是 在电阻和时间相同的情况下，电流越大，产生的热量越多
（5）如果热量用Q表示，电流用I表示，电阻用R表示，时间用t表示，则Q＝ I2Rt 。
解：
（1）将滑动变阻器，两相同的透明容器中的U形管，开关，逐一顺次连接即可，滑动变阻的连线要注意一上一下，如下图所示：
；
（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）因串联电路中各处的电流相等，所以，两电阻丝串联时通过它们的电流相等；由Q＝I2Rt可知，在电路和通电时间相同时，右侧电阻较大，产生的热量较多，密闭空气吸收热量后，体积膨胀，右侧气体膨胀更大所以B管中的液面较高；
（4）在乙装置中一个5Ω的电阻与两个5Ω的电阻并联后再串联，根据串联电路的电流特点可知，B端两个电阻的总电流和左端的电阻电流相等，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，根据U形管液面的高度可知，电流越大，热量越多；故结论为：在电阻和时间相同的情况下，电流越大，产生的热量越多；
（5）由焦耳定律可知，Q＝I2Rt。
答案：（1）见上图；（2）转换法；（3）右；电阻；（4）在电阻和时间相同的情况下，电流越大，产生的热量越多；（5）I2Rt。
20．（2021•常州中考）小组同学选择阻值不变的电阻丝，探究“电流通过电阻丝产生的热量（简称电热）与通电时间、电流、电阻的关系”。
（1）为探究电热与通电时间、电流的关系，在锥形瓶内装入适量煤油，设计电路如图甲所示，开关闭合前，滑动变阻器的滑片P应置于 B （A/B）端。
（a）闭合开关S，调节滑动变阻器的滑片P，直至电流表示数为0.5A，通电5分钟、温度计的示数升高了5℃。
（b）保持滑动变阻器滑片P的位置不变，通电10分钟、温度计的示数升高了9℃。
（a）、（b）对比可得结论： 在电流大小和电阻大小相同时，通电时间越长，电流通过电阻产生的热量越多 。
（c）向 A端 移动滑动变阻器的滑片P，直至电流表示数为1A，通电10分钟、温度计的示数升高了33℃，（b）、（c）对比可得结论： 在通电时间和电阻大小相同时，电流越大，电流通过电阻产生的热量越多 。
（d）实验只能得到定性结论，主要原因是 实验中只能通过温度计示数的变化量来反映电流通过电阻产生的热量的多少，无法精确测量电阻产生的热量 。
（2）为探究电热与电阻的关系，并测出标签污损的电阻丝R2的阻值，在两个相同的锥形瓶内装入等质量的煤油，设计如图乙所示电路。开关闭合后，电压表有示数，但电流表无示数，电路故障是 R2断路 ，排除故障后，调节滑动变阻器的滑片P得到电表示数如图丙所示，则电压表示数为 8 Ⅴ，电流表示数为 0.5 A，R2阻值为 16 Ω。一段时间后，观察到电阻丝 R2 所在锥形瓶中的温度计示数升高的比较多。
（3）请分析“电炉工作时，电炉丝发热明显、而与电炉丝相连的导线发热不明显”：电炉丝的电流 等于 导线的电流，电炉丝的电阻 大于 导线的电阻。（选填：“大于”、“等于”、“小于”）
解：（1）滑动变阻器有保护电路的作用，开关闭合前，滑动变阻器的滑片P应置于阻值最大处，故位于B端；
（b）两次实验中，电阻和电流大小均相同，通电时间不同，（b）中温度计升高的示数较大，说明电流通过电阻产生的热量多，可得结论：在电流大小和电阻大小相同时，通电时间越长，电流通过电阻产生的热量越多；
（c）（c）实验中电流表示数变大，根据欧姆定律可知电路中的总电阻变小，滑动变阻器接入电路中的电阻变小，故应向A端移动滑片；
（b）、（c）两次实验中，电阻大小和通电时间均相同，（c）中电流大于（b）中电流，且温度计升高的示数较大，说明电流通过电阻产生的热量多，可得结论：在通电时间和电阻大小相同时，电流越大，电流通过电阻产生的热量越多；
（d）实验只能得到定性结论，主要原因是实验中只能通过温度计示数的变化量来反映电流通过电阻产生的热量的多少，无法精确测量电阻产生的热量；
（2）开关闭合后，电压表有示数，说明电压表与电源接通，但电流表无示数，说明电路中有断路的地方，电路故障是R2断路；
从图乙中可知，闭合开关后，两电阻丝和滑动变阻器串联，电流表测量电路电流，电压表测量R2两端的电压。
电压表选择大量程，分度值为0.5V，示数为8V，电流表选择小量程，分度值为0.02A，示数为0.5A；
根据欧姆定律可知R2的阻值R2＝＝＝16Ω；
已知R1＝10Ω＜R2，根据Q＝I2Rt可知一段时间后，电阻丝R2产生的热量多，故观察到电阻丝R2所在锥形瓶中的温度计示数升高的比较多；
（3）电炉丝和导线串联，故电炉丝的电流等于导线的电流，电炉丝的电阻大于导线的电阻，根据Q＝I2Rt可知通电相同时间，电炉丝产生的热量大于导线产生的热量，故电炉工作时，电炉丝发热明显、而与电炉丝相连的导线发热不明显。
答案：（1）B；（b）在电流大小和电阻大小相同时，通电时间越长，电流通过电阻产生的热量越多；（c）A端；在通电时间和电阻大小相同时，电流越大，电流通过电阻产生的热量越多；（d）实验中只能通过温度计示数的变化量来反映电流通过电阻产生的热量的多少，无法精确测量电阻产生的热量；
（2）R2断路；8；0.5；16；R2；（3）等于；大于。
四、计算题
21．（2021•淄博）在测量小灯泡电功率的实验中，电路如图甲所示，电源电压恒为4V，小灯泡标有“2.5V”字样，滑动变阻器规格为“50Ω 1A”，实验得到小灯泡的I﹣U图像如图乙所示。求：
（1）小灯泡的额定功率；
（2）小灯泡正常发光时，滑动变阻器R接入电路的阻值；
（3）当小灯泡消耗的功率为0.2W时，通电1min，滑动变阻器R产生的热量。
解：（1）由图像可知，当灯泡电压为额定电压2.5V时，其电流为0.3A，
故灯泡的额定功率为：P＝UI＝2.5V×0.3A＝0.75W；
（2）当灯泡正常发光时，变阻器两端电压为：UR＝U﹣UL＝4V﹣2.5V＝1.5V，
滑动变阻器R接入电路的阻值为R＝＝＝5Ω；
（3）由图像可知，当小灯泡消耗的功率为0.2W时，灯泡电压为1V，电流为0.2A，灯泡电阻为：RL＝＝＝5Ω；
此时电路总电阻为：R＝＝＝20Ω，
此时变阻器阻值为：R′＝R﹣RL＝20Ω﹣5Ω＝15Ω，
通电1min，即t＝1min＝60s，滑动变阻器R产生的热量为：Q＝I′2R′t＝（0.2A）2×15Ω×60s＝36J。
答：（1）小灯泡的额定功率为0.75W；
（2）小灯泡正常发光时，滑动变阻器R接入电路的阻值为5Ω；
（3）当小灯泡消耗的功率为0.2W时，通电1min，滑动变阻器R产生的热量为36J。
22．（2022•安顺模拟）图甲是小明家使用的电饭煲，图乙是其电路原理图，电路中电源电压为220V。R1和R2为阻值不变的电热丝，S1为温度自动控制开关，可实现“加热”和“保温”状态的转换。该电饭煲的最大容量是4L，额定加热功率是1210W，额定保温功率是100W。[c水＝4.2×103J/（kg•℃）]求：
（1）电热丝R1的阻值是多少？
（2）若该电饭煲将2kg水从20℃加热到100℃时，水吸收的热量是多少？
（3）关闭家中其他用电器，只让该电饭煲在加热状态下工作4min，观察到标有“1200r/（kW•h）”字样的电能表转盘转了80转，则电饭煲工作过程中的实际电压是多少？
解：（1）由图乙可知，当开关S、S1都闭合时，只有R1工作；当开关S闭合、S1断开时，R1、R2串联；
根据串联电路的电阻特点可知，串联的总电阻大于任一分电阻，
所以，当开关S、S1都闭合时，只有R1工作，电路中的电阻最小，根据P＝可知，电路的功率最大，此时为加热状态；
由P＝可知，R1的阻值：R1＝＝＝40Ω；
（2）若该电饭煲将2kg水从20℃加热到100℃时，水吸收的热量：Q吸＝c水m（t﹣t0）＝4.2×103J/（kg•℃）×2kg×（100℃﹣20℃）＝6.72×105J；
（3）1200r/（kW•h）表示电路的用电器每消耗1kW•h电能，电能表的转盘转过1200转，
则电能表转盘转了80转，电饭煲消耗的电能：W＝＝kW•h＝2.4×105J，
由W＝t可知，电饭煲工作过程中的实际电压：U实＝＝＝200V。
答：（1）电热丝R1的阻值是40Ω；
（2）若该电饭煲将2kg水从20℃加热到100℃时，水吸收的热量为6.72×105J；
（3）电饭煲工作过程中的实际电压是200V。
额定电压
220V
频率
50Hz
额定功率
加热
880W
保温
44W
型号
额定电压
V
水箱容量
L
频率
Hz
额定功率
kW
DGW
220
40
50
0.5/1.0/2.2
一、电流的热效应
1、定义：电流通过导体时电能转化成内能，这种现象叫做电流的热效应。
2、影响电流热效应大小的因素：导体通电时，产生热的多少与电流的大小、导体电阻的大小和通过时间有关。
3、 探究影响电流通过导体产生的热量的因素
如图所示，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。
（1）电流产生的热量与电阻的关系
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。
实验表明：在电流相同、通电时间相同的情况下，电阻越大，电阻产生的热量越多。
（2）电流产生的热量与电流大小的关系
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。
实验表明：在电阻相同、通电时间相同的情况下，电流越大，电阻产生的热量越多。
二、焦耳定律
1、内容：电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成正比，跟电阻成正比，跟通电时间成正比。
2、公式：
3、 只有在纯电阻电路中可以用电功公式计算电热。
（1）纯电阻电路中，电流做的功全部用来产生热量，此时电功等于电热，即W=Q。
（2）非纯电阻电路中，电流所做的功只有一部分用来产生热量，如电动机工作时，既产生热量又产生机械能，电功等于热量与机械能之和，即W>Q。
三、电热的利用和防止
1、电热的利用：用电来加热的设备叫电热器，例如家用热水器、电饭煲等。
注意：电热器是利用电流做功，将电能转化成内能，使我们获得需要的热量。有些电器通电时也能产生热量，但不是用来加热的，所以不能叫电热器，例如电视机。
2、电热的危害：很多情况下，电流通过导体时产生的热量并不是我们需要的，这时电能浪费掉了，有时还会引起事故甚至灾害，所以要想办法阻止电热的产生。
必刷易错题型
一、选择题
1．（2021•合肥期末）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
2．（2022•柳州中考）在“探究通电导体放出的热量跟哪些因素有关”的实验中发现，电路中的电阻丝温度升高而导线温度没有明显变化，这是因为二者的（ ）
A．电阻不同B．电流不同
C．密度不同D．通电时间不同
3．（2022•株洲模拟）如图所示，将乙图锡纸条的中间剪掉一些，已知ab、bc、cd长度相等，如图甲所示，将锡纸条接在电池两极，很快锡纸条开始冒烟、着火。关于该实验现象的分析错误的是（ ）
A．ab段的电阻大于bc段的电阻
B．ab段的电流小于bc段的电流
C．ab段两端的电压大于cd段两端的电压
D．bc段产生的热量大于cd段
4．（2022•南京模拟）下列实例中，为了防止电热产生危害的是（ ）
A．用电熨斗熨衣服
B．高空飞行员所穿衣服里有电热保温装置
C．电视机的机壳上有许多小孔
D．孵化家禽的电热孵卵机
5．（2022•宜昌模拟）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R1，R2产生的热量之比为（ ）
A．2：1B．1：2C．4：1D．1：4
6．（2022•天津模拟）用a、b、c三个相同的气球分别将三个相同的空烧瓶口密封；烧瓶中，用几个相同阻值的电阻以不同的连接方式接入电路中（如图所示）。通电一段时间后，体积变化最大的气球是（ ）
A．a气球B．b气球C．c气球D．一样大
7．（2022•合肥模拟）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
8．（2022•青岛期中）通过甲、乙两段导体的电流之比为1：2，甲的电阻是乙的5倍，通电相同时间，则甲、乙两段导体产生的热量之比是（ ）
A．2：5B．5：4C．16：5D．5：1
9．（2022•兰州模拟）如图所示，在甲、乙两地之间沿直线架设两条输电线，由甲地向乙地输电，两条输电线总电阻为2Ω，甲地电源的电压为220V不变，线路电流为10A，下列说法正确的是（ ）
A．乙地用户用电器上的电压为220V
B．在100s的时间内，输电线上产生的热量为4×105J
C．当乙地用户消耗的总功率增大时，用户用电器上的电压也增大
D．当乙地用户消耗的总功率增大时，相同时间内输电线上产生的热量增多
10．（2022•南宁模拟）如图所示的甲、乙两个电热器，其电源电压相同，电阻丝R1、R2的阻值不变，相同的托盘上放有相同的石蜡。当闭合开关S时，下列说法正确的是（ ）
A．甲中的石蜡熔化比乙中的石蜡熔化快
B．甲中通过R1的电流等于乙中通过R1的电流
C．甲中R2两端的电压小于乙中R2两端的电压
D．若使两块石蜡均完全熔化，则甲电路通电时间更长
11．（2021•安阳期末）如表是小滨家中两挡位电饭锅铭牌，图甲是其简化电路。R1和R2都是电阻丝，不计温度对电阻的影响，产生的热量全部被水吸收，水的比热容4.2×103J/（kg•℃），通过断开其它用电器，只接通电饭锅且处于加热状态，来测量电饭锅的功率，观察图乙所示的电能表的转盘1min内转了40转，下面说法正确的是（ ）
A．电饭锅在加热状态下正常工作时的总电流0.2A
B．电阻R2的阻值是1100Ω
C．测量时电饭锅的实际加热功率是800W
D．电饭锅在加热状态下正常工作7min，可将2.2kg水的温度升高2℃
12．（2021•西安模拟）纳米技术不仅应用于高科技，在生产、生活中得到了广泛的应用，某中学纳米课题研究小组的同学了解到的某一新产品﹣﹣纳米电热水器的部分技术参数表及电路图如下，设R1、R2、R3均为加热电阻，其值不受温度影响，S为挡位开关，是热水器有“低”“中”“高”温度挡，使用时接入家庭电路中，则下列说法正确的是（ ）
A．开关S接“3”挡时为高温挡，因为接入电路的热电阻多
B．R2的阻值为26.4Ω
C．在低温挡通电10min，该热水器消耗电能为5×103J
D．该热水器在“低”“中”温度挡分别通电1min（不计热量损耗）两种情况下水箱内水温升高之比为1：4
二、填空题
13．（2022•汕头模拟）如图现象说明了电流通过导体产生热量的多少与导体 有关，通电足够长时间后若电阻R2处出现断路后，则左侧U形管两侧液面高度差将会 （选填“变大”“变小”或“不变”）。
14．（2022•烟台模拟）甲、乙两只电炉标有“220V 500W”和“220V 1000W”字样，把它们串联在220V的电路中。在相同时间内产生热量较多的是 ，将它们并联在电路中，产生热量较多的是 （选填“甲”或“乙”）。串联时甲电炉消耗的电功率与并联时甲电炉消耗的电功率之比为 。
15．（2022•福州模拟）图甲是新型取暖器件——电热膜，它是由一条条导电墨线压在绝缘薄膜制成，其结构如图乙所示。电热膜工作时利用了电流的 效应，若其中一根导电墨线脱落，则电热膜的总电阻将 。
16．（2022•淄博模拟）如图所示电路，电源电压不变，R1为发热电阻，阻值为10Ω。R2为定值电阻，阻值为20Ω。R为滑动变阻器。闭合开关S，当滑片P移动到A端时，电流表的示数为0.3A，电源电压U＝ V；当滑片P移到B端时，发热电阻R1在1分钟内产生的热量为 J，此时若R1突然发生断路，电流表的示数 。（选填“变大”、“变小”或“不变”）
17．（2021•成都中考）某家用电热壶有“加热”和“保温”两个挡位，其简化电路如图所示，R1、R2是电热丝，R1＝1050Ω，R2＝50Ω。开关S接“1”时，电热壶为 挡位。开关S接“2”时，通电5min，电流通过R2产生的热量为 J。
18．（2021•宁德模拟）某兴趣小组模拟冬季温房自动化加热和保温的电路，如图所示。光控开关S因光照改变会自动通断，该电路具有白天保温、晚上加热的特点。R1、R2为电热丝，a、b间电压U＝24V，R1＝72Ω，晚上电路的发热功率为12W．则：保温时S应处于 （填“闭合”或“断开”）状态；该电路白天工作5min产生的热量是 J。
三、实验探究题
19．（2022•日照模拟）某学习小组在老师的指导下，探究电流通过导体时产生热量的多少跟什么因素有关。他们用的实验器材如图所示，两个透明容器中密封着等量空气，U形管中液面最初相平，两个密闭容器中都有一段电阻丝。
（1）请你用笔画线代替导线，把图甲两个容器的电阻丝接到电路中。
（2）实验中通过观察液面高度的变化来比较电流通过导体产生热量的多少，这种方法叫 。
（3）接好电路，闭合开关，通电一段时间后， （填“左”或“右”）侧U形管中液面高度变化大，此实验现象表明，在电流和通电时间均相同的情况下， 越大，所产生的热量越多。
（4）让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相同阻值的电阻和这个容器内的电阻并联（如图乙所示）。移走图甲中的电阻，换接图乙中的电阻到电路中，重新做这个实验。此时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U形管中液面高度变化，由此得到的结论是
（5）如果热量用Q表示，电流用I表示，电阻用R表示，时间用t表示，则Q＝ 。
20．（2021•常州中考）小组同学选择阻值不变的电阻丝，探究“电流通过电阻丝产生的热量（简称电热）与通电时间、电流、电阻的关系”。
（1）为探究电热与通电时间、电流的关系，在锥形瓶内装入适量煤油，设计电路如图甲所示，开关闭合前，滑动变阻器的滑片P应置于 （A/B）端。
（a）闭合开关S，调节滑动变阻器的滑片P，直至电流表示数为0.5A，通电5分钟、温度计的示数升高了5℃。
（b）保持滑动变阻器滑片P的位置不变，通电10分钟、温度计的示数升高了9℃。
（a）、（b）对比可得结论： 。
（c）向 移动滑动变阻器的滑片P，直至电流表示数为1A，通电10分钟、温度计的示数升高了33℃，（b）、（c）对比可得结论： 。
（d）实验只能得到定性结论，主要原因是 。
（2）为探究电热与电阻的关系，并测出标签污损的电阻丝R2的阻值，在两个相同的锥形瓶内装入等质量的煤油，设计如图乙所示电路。开关闭合后，电压表有示数，但电流表无示数，电路故障是 ，排除故障后，调节滑动变阻器的滑片P得到电表示数如图丙所示，则电压表示数为 Ⅴ，电流表示数为 A，R2阻值为 Ω。一段时间后，观察到电阻丝 所在锥形瓶中的温度计示数升高的比较多。
（3）请分析“电炉工作时，电炉丝发热明显、而与电炉丝相连的导线发热不明显”：电炉丝的电流 导线的电流，电炉丝的电阻 导线的电阻。（选填：“大于”、“等于”、“小于”）
四、计算题
21．（2021•淄博）在测量小灯泡电功率的实验中，电路如图甲所示，电源电压恒为4V，小灯泡标有“2.5V”字样，滑动变阻器规格为“50Ω 1A”，实验得到小灯泡的I﹣U图像如图乙所示。求：
（1）小灯泡的额定功率；
（2）小灯泡正常发光时，滑动变阻器R接入电路的阻值；
（3）当小灯泡消耗的功率为0.2W时，通电1min，滑动变阻器R产生的热量。
22．（2022•安顺模拟）图甲是小明家使用的电饭煲，图乙是其电路原理图，电路中电源电压为220V。R1和R2为阻值不变的电热丝，S1为温度自动控制开关，可实现“加热”和“保温”状态的转换。该电饭煲的最大容量是4L，额定加热功率是1210W，额定保温功率是100W。[c水＝4.2×103J/（kg•℃）]求：
（1）电热丝R1的阻值是多少？
（2）若该电饭煲将2kg水从20℃加热到100℃时，水吸收的热量是多少？
（3）关闭家中其他用电器，只让该电饭煲在加热状态下工作4min，观察到标有“1200r/（kW•h）”字样的电能表转盘转了80转，则电饭煲工作过程中的实际电压是多少？
额定电压
220V
频率
50Hz
额定功率
加热
880W
保温
44W
型号
额定电压
V
水箱容量
L
频率
Hz
额定功率
kW
DGW
220
40
50
0.5/1.0/2.2
18.4 焦耳定律 同步易错题集
高频考点梳理
一、电流的热效应
1、定义：电流通过导体时电能转化成内能，这种现象叫做电流的热效应。
2、影响电流热效应大小的因素：导体通电时，产生热的多少与电流的大小、导体电阻的大小和通过时间有关。
3、 探究影响电流通过导体产生的热量的因素
如图所示，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。
（1）电流产生的热量与电阻的关系
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。
实验表明：在电流相同、通电时间相同的情况下，电阻越大，电阻产生的热量越多。
（2）电流产生的热量与电流大小的关系
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。
实验表明：在电阻相同、通电时间相同的情况下，电流越大，电阻产生的热量越多。
二、焦耳定律
1、内容：电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成正比，跟电阻成正比，跟通电时间成正比。
2、公式：
3、 只有在纯电阻电路中可以用电功公式计算电热。
（1）纯电阻电路中，电流做的功全部用来产生热量，此时电功等于电热，即W=Q。
（2）非纯电阻电路中，电流所做的功只有一部分用来产生热量，如电动机工作时，既产生热量又产生机械能，电功等于热量与机械能之和，即W>Q。
三、电热的利用和防止
1、电热的利用：用电来加热的设备叫电热器，例如家用热水器、电饭煲等。
注意：电热器是利用电流做功，将电能转化成内能，使我们获得需要的热量。有些电器通电时也能产生热量，但不是用来加热的，所以不能叫电热器，例如电视机。
2、电热的危害：很多情况下，电流通过导体时产生的热量并不是我们需要的，这时电能浪费掉了，有时还会引起事故甚至灾害，所以要想办法阻止电热的产生。
必刷易错题型
一、选择题
1．（2021•合肥期末）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
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。
答案：B。
2．（2022•柳州中考）在“探究通电导体放出的热量跟哪些因素有关”的实验中发现，电路中的电阻丝温度升高而导线温度没有明显变化，这是因为二者的（ ）
A．电阻不同B．电流不同
C．密度不同D．通电时间不同
解：电路中的电阻丝和导线串联连接，而串联电路处处电流相等，因此通过电阻丝和导线的电流和通电时间都相等，由于电阻丝的阻值远远大于导线的阻值，由Q＝I2Rt可知，电阻丝产生的热量比导线多。A符合题意。
答案：A。
3．（2022•株洲模拟）如图所示，将乙图锡纸条的中间剪掉一些，已知ab、bc、cd长度相等，如图甲所示，将锡纸条接在电池两极，很快锡纸条开始冒烟、着火。关于该实验现象的分析错误的是（ ）
A．ab段的电阻大于bc段的电阻
B．ab段的电流小于bc段的电流
C．ab段两端的电压大于cd段两端的电压
D．bc段产生的热量大于cd段
解：A、由图知，锡纸条上ab、bc、cd段的材料和长度相等，ab段横截面积最小，cd段横截面积最大，在材料和长度相同时，横截面积越小电阻越大，所以ab段的电阻最大，bc段的电阻较大，cd段的电阻最小，故A正确；
B、由图知，锡纸条上ab、bc、cd段是串联的，根据串联电路的电流特点可知，通过ab、bc、cd段的电流是相等的，故B错误；
C、根据欧姆定律可知，通过ab、bc、cd段的电流是相等的，由于ab段的电阻最大，bc段的电阻较大，cd段的电阻最小，所以ab段两端的电压最大，bc段两端的电压其次，cd段两端的电压最小，故C正确；
D、根据焦耳定律可知，通过ab、bc、cd段的电流和通电时间是相等的，由于ab段的电阻最大，bc段的电阻较大，cd段的电阻最小，所以ab段产生的热量最多，bc段产生的热量其次，cd段产生的热量最少，故D正确。
答案：B。
4．（2022•南京模拟）下列实例中，为了防止电热产生危害的是（ ）
A．用电熨斗熨衣服
B．高空飞行员所穿衣服里有电热保温装置
C．电视机的机壳上有许多小孔
D．孵化家禽的电热孵卵机
解：电熨斗、高空飞行员所穿衣服里的电热保温装置、孵化家禽的电热孵卵机都是利用电热来为人类服务，故ABD不符合题意；
电视机的机壳上有许多小孔是为了把各电器元件产生的热量及时散失掉，即是为了防止电热危害，故C符合题意。
答案：C。
5．（2022•宜昌模拟）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R1，R2产生的热量之比为（ ）
A．2：1B．1：2C．4：1D．1：4
解：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＝可知，R1、R2的电阻之比为1：2；
通电时间相同，电压相同，则根据焦耳定律公式Q＝W＝可知，产生的热量与电阻成反比，故热量之比为2：1。
答案：A。
6．（2022•天津模拟）用a、b、c三个相同的气球分别将三个相同的空烧瓶口密封；烧瓶中，用几个相同阻值的电阻以不同的连接方式接入电路中（如图所示）。通电一段时间后，体积变化最大的气球是（ ）
A．a气球B．b气球C．c气球D．一样大
解：
由图可知，三个烧瓶的电阻（相同的电阻R）以不同方式接入电路中时是串联的，所以通过电流相等，通电时间也相等，由Q＝I2Rt可知c烧瓶里电阻放出热量最多，瓶中气体温度最高，气球的体积变化最大。
答案：C。
7．（2022•合肥模拟）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
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。
答案：C。
8．（2022•青岛期中）通过甲、乙两段导体的电流之比为1：2，甲的电阻是乙的5倍，通电相同时间，则甲、乙两段导体产生的热量之比是（ ）
A．2：5B．5：4C．16：5D．5：1
解：
电热器产生的热量之比：＝＝××＝××＝。
答案：B。
9．（2022•兰州模拟）如图所示，在甲、乙两地之间沿直线架设两条输电线，由甲地向乙地输电，两条输电线总电阻为2Ω，甲地电源的电压为220V不变，线路电流为10A，下列说法正确的是（ ）
A．乙地用户用电器上的电压为220V
B．在100s的时间内，输电线上产生的热量为4×105J
C．当乙地用户消耗的总功率增大时，用户用电器上的电压也增大
D．当乙地用户消耗的总功率增大时，相同时间内输电线上产生的热量增多
解：
A、由图知，乙地用户用电器与输电线是串联的，输电线总电阻为2Ω，由串联电路特点和欧姆定律可得，
乙地用户用电器上的电压为U用电器＝U﹣U线＝U﹣IR线＝220V﹣10A×2Ω＝200V，故A错误；
B、在100s的时间内，输电线上产生的热量Q＝I2Rt＝（10A）2×2Ω×100s＝2×104J，故B错误；
CD、由P＝UI知，当乙地用户消耗的总功率增大时，电路中电流增大，由U＝IR知，输电线分得的电压越大，则用户用电器分得电压越小，故C错误；
根据Q＝I2Rt可知相同时间内输电线上产生的热量增多，故D正确。
答案：D。
10．（2022•南宁模拟）如图所示的甲、乙两个电热器，其电源电压相同，电阻丝R1、R2的阻值不变，相同的托盘上放有相同的石蜡。当闭合开关S时，下列说法正确的是（ ）
A．甲中的石蜡熔化比乙中的石蜡熔化快
B．甲中通过R1的电流等于乙中通过R1的电流
C．甲中R2两端的电压小于乙中R2两端的电压
D．若使两块石蜡均完全熔化，则甲电路通电时间更长
解：由图知，甲中R1、R2并联，乙中R1、R2串联；由题知，电源电压相同，相同的托盘上放有相同的石蜡。
A、由串联和并联电路的电阻特点知，甲电路总电阻小于乙，由Q＝W＝t可知，在相等时间内，甲电路产生热量较多，所以甲中石蜡熔化的较快，故A正确；
BC、由串联和并联电路的电压规律知，甲电路中R1两端电压大于乙电路中R1两端电压，由I＝知，甲中通过R1的电流较大，故B、C错误；
D、使两块石蜡均完全熔化，需要的热量相等，甲电路总电阻小于乙，由Q＝W＝t，产生相同热量，甲电路通电时间短一些，故D错误。
答案：A。
11．（2021•安阳期末）如表是小滨家中两挡位电饭锅铭牌，图甲是其简化电路。R1和R2都是电阻丝，不计温度对电阻的影响，产生的热量全部被水吸收，水的比热容4.2×103J/（kg•℃），通过断开其它用电器，只接通电饭锅且处于加热状态，来测量电饭锅的功率，观察图乙所示的电能表的转盘1min内转了40转，下面说法正确的是（ ）
A．电饭锅在加热状态下正常工作时的总电流0.2A
B．电阻R2的阻值是1100Ω
C．测量时电饭锅的实际加热功率是800W
D．电饭锅在加热状态下正常工作7min，可将2.2kg水的温度升高2℃
解：A、当开关S1、S2同时闭合时，R1和R2并联，此时为加热状态，由表格可知，加热功率P加＝880W，根据P＝UI可知，电饭锅在加热状态下正常工作时的总电流：I总＝＝＝4A，故A错误；
B、当只闭合开关S1时，只有R1工作，此时为保温状态，保温功率为44W，则R2的功率为：P2＝P加﹣P保＝880W﹣44W＝836W；
由P＝可知，R2＝＝≈57.9Ω，故B错误；
C、由图乙可知，电能表的转盘转过3000转，电路中的用电器消耗的电能是1kW•h，则电能表的转盘转了40转，电饭锅消耗的电能：W＝＝kW•h＝4.8×104J；
电饭锅的实际功率：P＝＝＝800W，故C正确；
D、电饭锅在加热状态下正常工作7min消耗的电能：W′＝P加t′＝880W×7×60s＝3.696×105J；
产生的热量全部被水吸收，则Q吸＝W′＝3.696×105J；
由Q吸＝cmΔt可知，可将2.2kg水升高的温度：Δt＝＝＝40℃，故D错误。
答案：C。
12．（2021•西安模拟）纳米技术不仅应用于高科技，在生产、生活中得到了广泛的应用，某中学纳米课题研究小组的同学了解到的某一新产品﹣﹣纳米电热水器的部分技术参数表及电路图如下，设R1、R2、R3均为加热电阻，其值不受温度影响，S为挡位开关，是热水器有“低”“中”“高”温度挡，使用时接入家庭电路中，则下列说法正确的是（ ）
A．开关S接“3”挡时为高温挡，因为接入电路的热电阻多
B．R2的阻值为26.4Ω
C．在低温挡通电10min，该热水器消耗电能为5×103J
D．该热水器在“低”“中”温度挡分别通电1min（不计热量损耗）两种情况下水箱内水温升高之比为1：4
解：（1）接3时为低温挡，因为此时电阻最大，根据P＝UI＝，电功率最小，为低温挡，故A不正确；
（2）当接1时为高温挡，电路只有R1接入电路，额定功率P1＝2.2kW＝2200W，
则R1＝＝＝22Ω；
当接2时为中温挡，电路为R1、R2串联，额定功率P2＝1kW＝1000W，
则R′＝＝＝48.4Ω，
R2＝R′﹣R1＝48.4Ω﹣22Ω＝26.4Ω，故B正确；
（3）由P＝可得，在低温挡通电10min，消耗的电能：
W低＝P低t＝0.5×103W×10×60s＝3×105J，故C不正确；
（4）由P＝可得，该热水器在“低”“中”温度挡分别通电1min消耗的电能之比：
＝＝＝＝，
不计热量损耗时，Q吸＝W，
由W＝Q吸＝cm△t可得，两种情况下水箱内水温升高之比：
＝＝＝，故D不正确。
答案：B。
二、填空题
13．（2022•汕头模拟）如图现象说明了电流通过导体产生热量的多少与导体 电流 有关，通电足够长时间后若电阻R2处出现断路后，则左侧U形管两侧液面高度差将会 变小 （选填“变大”“变小”或“不变”）。
解：（1）由图可知，R1、R2电阻相同且通电时间相同，电流不同，产生的热量不同，则图中说明了电流通过导体产生热量的多少与导体电流有关。
（2）通电足够长时间后，若电阻R2处出现断路后，电阻R1和R3串联，与原来R2、R3并联后再与R1串联相比，总电阻变大，电路中电流变小，根据焦耳定律可知，电阻R1产生的热量将变小，则左侧U形管两侧液面高度差将会变小。
答案：电流；变小。
14．（2022•烟台模拟）甲、乙两只电炉标有“220V 500W”和“220V 1000W”字样，把它们串联在220V的电路中。在相同时间内产生热量较多的是 甲 ，将它们并联在电路中，产生热量较多的是 乙 （选填“甲”或“乙”）。串联时甲电炉消耗的电功率与并联时甲电炉消耗的电功率之比为 4：9 。
解：
（1）由P＝得，电炉的电阻R＝，
因为甲、乙两只电炉的额定电压相同，额定功率P甲＜P乙，
所以甲、乙两只电炉的电阻：R甲＞R乙，
又因为串联电路中的电流处处相等，
即通过甲、乙两只电炉的电流：I甲＝I乙，
根据Q＝I2Rt可知，在相同时间内产生的热量Q甲＞Q乙，故串联时产生热量较大的是甲；
将它们并联在220V电路上，
根据并联电路中各支路两端的电压相等，即U甲＝U乙＝220V，
则两电炉的实际功率等于额定功率，即：P甲＝500W；P乙＝1000W，
根据Q＝W＝Pt可知，在相同时间内产生的热量Q甲＜Q乙，故并联时产生热量较大的是乙；
（2）甲电炉的电阻为R甲＝＝＝96.8Ω，乙电炉的电阻为R乙＝＝＝48.4Ω，
串联在220V电路中甲消耗的实际功率为：
P实甲＝I实2R甲＝（）2×R甲＝（）2×96.8Ω＝W；
当甲电炉并联在220V电路中，P实甲′＝P额甲＝500W，
所以两种情况下甲消耗的功率之比为P实甲：P实甲′＝W：500W＝4：9。
答案：甲；乙；4：9。
15．（2022•福州模拟）图甲是新型取暖器件——电热膜，它是由一条条导电墨线压在绝缘薄膜制成，其结构如图乙所示。电热膜工作时利用了电流的 热 效应，若其中一根导电墨线脱落，则电热膜的总电阻将 增大 。
解：电热膜工作时利用了电流的热效应；
若其中一根导电墨线脱落，并联电阻的个数将减少，则电热膜的总电阻将增大。
答案：热；增大。
16．（2022•淄博模拟）如图所示电路，电源电压不变，R1为发热电阻，阻值为10Ω。R2为定值电阻，阻值为20Ω。R为滑动变阻器。闭合开关S，当滑片P移动到A端时，电流表的示数为0.3A，电源电压U＝ 6 V；当滑片P移到B端时，发热电阻R1在1分钟内产生的热量为 216 J，此时若R1突然发生断路，电流表的示数 不变 。（选填“变大”、“变小”或“不变”）
解：（1）由图可知，闭合开关S，当滑片P移动到A端时，滑动变阻器接入电路的阻值为0，此时R1和R2并联，电流表测通过R2的电流，
根据可得，R2的两端电压：U2＝I2R2＝0.3A×20Ω＝6V，
根据并联电路的电压规律可知，电源电压：U＝U1＝U2＝6V；
（2）由并联电路特点可知，各支路的用电器互不影响，
所以当滑片P移到B端时，R1的两端电压不变，阻值不变，
则通过R1的电流：I1＝＝＝0.6A，
则电阻R1在1分钟内产生的热量：Q＝I12R1t＝（0.6A）2×10Ω×1×60s＝216J；
（3）当滑片P移到B端时，电流表测R2和R所在支路的电流，根据并联电路的特点可知，若R1突然发生断路，R2和R的两端电压不变，等于电源电压，电阻不变，根据欧姆定律可知R2和R所在支路的电流不变，故电流表示数不变。
答案：6；216；不变。
17．（2021•成都中考）某家用电热壶有“加热”和“保温”两个挡位，其简化电路如图所示，R1、R2是电热丝，R1＝1050Ω，R2＝50Ω。开关S接“1”时，电热壶为 加热 挡位。开关S接“2”时，通电5min，电流通过R2产生的热量为 600 J。
解：
（1）由电路图可知，开关S接“1”时电路为R2的简单电路，开关S接“2”时R1与R2串联，
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，则开关S接“1”时，电路中的总电阻最小，根据P＝可知，电源电压一定时，电路消耗的功率最大，电热水壶处于加热挡；
（2）开关S接“2”时，两电阻串联，为保温状态，电路的总电阻为：R＝R1+R2＝1050Ω+50Ω＝1100Ω，
则电路中的电流：I＝＝＝0.2A，
通电5min电流通过R2产生的热量：Q＝I2R2t＝（0.2A）2×50Ω×5×60s＝600J。
答案：加热；600。
18．（2021•宁德模拟）某兴趣小组模拟冬季温房自动化加热和保温的电路，如图所示。光控开关S因光照改变会自动通断，该电路具有白天保温、晚上加热的特点。R1、R2为电热丝，a、b间电压U＝24V，R1＝72Ω，晚上电路的发热功率为12W．则：保温时S应处于 断开 （填“闭合”或“断开”）状态；该电路白天工作5min产生的热量是 1440 J。
解：
（1）由电路图可知，开关S断开时，R1与R2串联，电路中的总电阻最大，
电源的电压一定，由P＝UI＝可知，电路的总功率最小，电路处于保温状态；
（2）由电路图可知，开关S闭合时，电路为R2的简单电路，电路的总电阻最小，总功率最大，处于加热状态，
由P＝UI＝得电路中R2的阻值：
R2＝＝＝48Ω；
该电路白天工作处于保温状态，
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，
所以，电路白天工作5min产生的热量：
Q＝W＝t＝×5×60s＝1440J。
答案：断开；1440。
三、实验探究题
19．（2022•日照模拟）某学习小组在老师的指导下，探究电流通过导体时产生热量的多少跟什么因素有关。他们用的实验器材如图所示，两个透明容器中密封着等量空气，U形管中液面最初相平，两个密闭容器中都有一段电阻丝。
（1）请你用笔画线代替导线，把图甲两个容器的电阻丝接到电路中。
（2）实验中通过观察液面高度的变化来比较电流通过导体产生热量的多少，这种方法叫 转换法 。
（3）接好电路，闭合开关，通电一段时间后， 右 （填“左”或“右”）侧U形管中液面高度变化大，此实验现象表明，在电流和通电时间均相同的情况下， 电阻 越大，所产生的热量越多。
（4）让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相同阻值的电阻和这个容器内的电阻并联（如图乙所示）。移走图甲中的电阻，换接图乙中的电阻到电路中，重新做这个实验。此时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U形管中液面高度变化，由此得到的结论是 在电阻和时间相同的情况下，电流越大，产生的热量越多
（5）如果热量用Q表示，电流用I表示，电阻用R表示，时间用t表示，则Q＝ I2Rt 。
解：
（1）将滑动变阻器，两相同的透明容器中的U形管，开关，逐一顺次连接即可，滑动变阻的连线要注意一上一下，如下图所示：
；
（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）因串联电路中各处的电流相等，所以，两电阻丝串联时通过它们的电流相等；由Q＝I2Rt可知，在电路和通电时间相同时，右侧电阻较大，产生的热量较多，密闭空气吸收热量后，体积膨胀，右侧气体膨胀更大所以B管中的液面较高；
（4）在乙装置中一个5Ω的电阻与两个5Ω的电阻并联后再串联，根据串联电路的电流特点可知，B端两个电阻的总电流和左端的电阻电流相等，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，根据U形管液面的高度可知，电流越大，热量越多；故结论为：在电阻和时间相同的情况下，电流越大，产生的热量越多；
（5）由焦耳定律可知，Q＝I2Rt。
答案：（1）见上图；（2）转换法；（3）右；电阻；（4）在电阻和时间相同的情况下，电流越大，产生的热量越多；（5）I2Rt。
20．（2021•常州中考）小组同学选择阻值不变的电阻丝，探究“电流通过电阻丝产生的热量（简称电热）与通电时间、电流、电阻的关系”。
（1）为探究电热与通电时间、电流的关系，在锥形瓶内装入适量煤油，设计电路如图甲所示，开关闭合前，滑动变阻器的滑片P应置于 B （A/B）端。
（a）闭合开关S，调节滑动变阻器的滑片P，直至电流表示数为0.5A，通电5分钟、温度计的示数升高了5℃。
（b）保持滑动变阻器滑片P的位置不变，通电10分钟、温度计的示数升高了9℃。
（a）、（b）对比可得结论： 在电流大小和电阻大小相同时，通电时间越长，电流通过电阻产生的热量越多 。
（c）向 A端 移动滑动变阻器的滑片P，直至电流表示数为1A，通电10分钟、温度计的示数升高了33℃，（b）、（c）对比可得结论： 在通电时间和电阻大小相同时，电流越大，电流通过电阻产生的热量越多 。
（d）实验只能得到定性结论，主要原因是 实验中只能通过温度计示数的变化量来反映电流通过电阻产生的热量的多少，无法精确测量电阻产生的热量 。
（2）为探究电热与电阻的关系，并测出标签污损的电阻丝R2的阻值，在两个相同的锥形瓶内装入等质量的煤油，设计如图乙所示电路。开关闭合后，电压表有示数，但电流表无示数，电路故障是 R2断路 ，排除故障后，调节滑动变阻器的滑片P得到电表示数如图丙所示，则电压表示数为 8 Ⅴ，电流表示数为 0.5 A，R2阻值为 16 Ω。一段时间后，观察到电阻丝 R2 所在锥形瓶中的温度计示数升高的比较多。
（3）请分析“电炉工作时，电炉丝发热明显、而与电炉丝相连的导线发热不明显”：电炉丝的电流 等于 导线的电流，电炉丝的电阻 大于 导线的电阻。（选填：“大于”、“等于”、“小于”）
解：（1）滑动变阻器有保护电路的作用，开关闭合前，滑动变阻器的滑片P应置于阻值最大处，故位于B端；
（b）两次实验中，电阻和电流大小均相同，通电时间不同，（b）中温度计升高的示数较大，说明电流通过电阻产生的热量多，可得结论：在电流大小和电阻大小相同时，通电时间越长，电流通过电阻产生的热量越多；
（c）（c）实验中电流表示数变大，根据欧姆定律可知电路中的总电阻变小，滑动变阻器接入电路中的电阻变小，故应向A端移动滑片；
（b）、（c）两次实验中，电阻大小和通电时间均相同，（c）中电流大于（b）中电流，且温度计升高的示数较大，说明电流通过电阻产生的热量多，可得结论：在通电时间和电阻大小相同时，电流越大，电流通过电阻产生的热量越多；
（d）实验只能得到定性结论，主要原因是实验中只能通过温度计示数的变化量来反映电流通过电阻产生的热量的多少，无法精确测量电阻产生的热量；
（2）开关闭合后，电压表有示数，说明电压表与电源接通，但电流表无示数，说明电路中有断路的地方，电路故障是R2断路；
从图乙中可知，闭合开关后，两电阻丝和滑动变阻器串联，电流表测量电路电流，电压表测量R2两端的电压。
电压表选择大量程，分度值为0.5V，示数为8V，电流表选择小量程，分度值为0.02A，示数为0.5A；
根据欧姆定律可知R2的阻值R2＝＝＝16Ω；
已知R1＝10Ω＜R2，根据Q＝I2Rt可知一段时间后，电阻丝R2产生的热量多，故观察到电阻丝R2所在锥形瓶中的温度计示数升高的比较多；
（3）电炉丝和导线串联，故电炉丝的电流等于导线的电流，电炉丝的电阻大于导线的电阻，根据Q＝I2Rt可知通电相同时间，电炉丝产生的热量大于导线产生的热量，故电炉工作时，电炉丝发热明显、而与电炉丝相连的导线发热不明显。
答案：（1）B；（b）在电流大小和电阻大小相同时，通电时间越长，电流通过电阻产生的热量越多；（c）A端；在通电时间和电阻大小相同时，电流越大，电流通过电阻产生的热量越多；（d）实验中只能通过温度计示数的变化量来反映电流通过电阻产生的热量的多少，无法精确测量电阻产生的热量；
（2）R2断路；8；0.5；16；R2；（3）等于；大于。
四、计算题
21．（2021•淄博）在测量小灯泡电功率的实验中，电路如图甲所示，电源电压恒为4V，小灯泡标有“2.5V”字样，滑动变阻器规格为“50Ω 1A”，实验得到小灯泡的I﹣U图像如图乙所示。求：
（1）小灯泡的额定功率；
（2）小灯泡正常发光时，滑动变阻器R接入电路的阻值；
（3）当小灯泡消耗的功率为0.2W时，通电1min，滑动变阻器R产生的热量。
解：（1）由图像可知，当灯泡电压为额定电压2.5V时，其电流为0.3A，
故灯泡的额定功率为：P＝UI＝2.5V×0.3A＝0.75W；
（2）当灯泡正常发光时，变阻器两端电压为：UR＝U﹣UL＝4V﹣2.5V＝1.5V，
滑动变阻器R接入电路的阻值为R＝＝＝5Ω；
（3）由图像可知，当小灯泡消耗的功率为0.2W时，灯泡电压为1V，电流为0.2A，灯泡电阻为：RL＝＝＝5Ω；
此时电路总电阻为：R＝＝＝20Ω，
此时变阻器阻值为：R′＝R﹣RL＝20Ω﹣5Ω＝15Ω，
通电1min，即t＝1min＝60s，滑动变阻器R产生的热量为：Q＝I′2R′t＝（0.2A）2×15Ω×60s＝36J。
答：（1）小灯泡的额定功率为0.75W；
（2）小灯泡正常发光时，滑动变阻器R接入电路的阻值为5Ω；
（3）当小灯泡消耗的功率为0.2W时，通电1min，滑动变阻器R产生的热量为36J。
22．（2022•安顺模拟）图甲是小明家使用的电饭煲，图乙是其电路原理图，电路中电源电压为220V。R1和R2为阻值不变的电热丝，S1为温度自动控制开关，可实现“加热”和“保温”状态的转换。该电饭煲的最大容量是4L，额定加热功率是1210W，额定保温功率是100W。[c水＝4.2×103J/（kg•℃）]求：
（1）电热丝R1的阻值是多少？
（2）若该电饭煲将2kg水从20℃加热到100℃时，水吸收的热量是多少？
（3）关闭家中其他用电器，只让该电饭煲在加热状态下工作4min，观察到标有“1200r/（kW•h）”字样的电能表转盘转了80转，则电饭煲工作过程中的实际电压是多少？
解：（1）由图乙可知，当开关S、S1都闭合时，只有R1工作；当开关S闭合、S1断开时，R1、R2串联；
根据串联电路的电阻特点可知，串联的总电阻大于任一分电阻，
所以，当开关S、S1都闭合时，只有R1工作，电路中的电阻最小，根据P＝可知，电路的功率最大，此时为加热状态；
由P＝可知，R1的阻值：R1＝＝＝40Ω；
（2）若该电饭煲将2kg水从20℃加热到100℃时，水吸收的热量：Q吸＝c水m（t﹣t0）＝4.2×103J/（kg•℃）×2kg×（100℃﹣20℃）＝6.72×105J；
（3）1200r/（kW•h）表示电路的用电器每消耗1kW•h电能，电能表的转盘转过1200转，
则电能表转盘转了80转，电饭煲消耗的电能：W＝＝kW•h＝2.4×105J，
由W＝t可知，电饭煲工作过程中的实际电压：U实＝＝＝200V。
答：（1）电热丝R1的阻值是40Ω；
（2）若该电饭煲将2kg水从20℃加热到100℃时，水吸收的热量为6.72×105J；
（3）电饭煲工作过程中的实际电压是200V。
额定电压
220V
频率
50Hz
额定功率
加热
880W
保温
44W
型号
额定电压
V
水箱容量
L
频率
Hz
额定功率
kW
DGW
220
40
50
0.5/1.0/2.2
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