人教版（2024）九年级全册第4节 焦耳定律课后复习题

这是一份人教版（2024）九年级全册第4节 焦耳定律课后复习题，共26页。试卷主要包含了4 焦耳定律， 知道电流的热效应， 知道电热的利用和防止， 电热的利用和防止， 裝置等内容，欢迎下载使用。

专题18.4 焦耳定律
学新课标对课节知识点要求
【标课程标准】通过实验探究，并了解焦耳定律，用焦耳定律说明生产、生活中的一些现象。
【学习目标】
1. 知道电流的热效应。
2. 知道焦耳定律、会探究电流的热效应与哪些因素有关。
3. 知道电热的利用和防止。
【学习重点】能用焦耳定律说明生产、生活中的一些现象。
【学习难点】会用实验探究通电导体放出的热量跟哪些因素有关，在设计实验的过程中运用控制变量法和转换法。
学课节知识点
知识点1. 电流的热效应
1. 电流通过导体时电能转化成热量的现象叫电流的热效应。
2. 电流和通电时间相同时，电阻越大，导体产生的热量越多。
3. 电阻和通电时间相同时，电流越大，导体产生的热量越多。
4. 电热的利用和防止
利用电热的例子：热水器、电饭锅、电熨斗、电热孵化器等。
防止电热的例子：电视机外壳的散热窗；计算机内的散热风扇、电动机外壳的散热片等。
知识点2. 焦耳定律
1.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。
2.公式：Q=I2Rt
3.当发电厂电功率一定，送电电压与送电电流成反比，输电时电压越高，电流就越小。此时因为输电线路上有电阻，根据P=I2R可知，电流越小时，在电线上消耗的电能就会越少。所以电厂在输电时增大送电电压，减少电能在输电线路上的损失。
注意：电功与电热的对比
讲课节知识点的例题解析
考点1. 电流的热效应
【例题1】如图所示，最先确定电流产生的热量与哪些因素有关的物理学家是（ ）
【例题2】（2022辽宁铁岭）如图所示，小明送给奶奶一个电动足部按摩器，可以对足底进行加热、按摩。下列说法正确的是（ ）
A. 按摩器工作时将机械能转化为电能
B. 按摩器的工作原理与动圈式话筒的工作原理相同
C. 按摩器发热利用了电流的热效应
D. 对足底加热时，足底温度升高，利用做功的方式改变足底的内能
【例题3】（2022湖南株洲）图10是探究“电流通过导体时产生热的多少跟什么因素有关”的实验装置，通电前A、B两个U形管内的液面相平，通电一定时间后，通过R1、R2的电流分别为I1、I2，则
A. I1＝I2，A管中的液面较低
B. I1＝I2，A管中的液面较高
C. I1＞I2，A管中的液面较低
D. I1＞I2，A管中的液面较高
考点2. 焦耳定律
【例题4】（2021内蒙古通辽）如图为探究通电时间相同时，电流通过导体产生的热量与 关系的实验装置，若把电路接在3V的电源上，工作3min，则电流通过电阻R1产生的热量为 J。
【例题5】如图所示的电路中，定值电阻R1=150Ω、R2=300Ω．闭合开关S后，电流表A2的示数为5mA．求：（1）电阻R1两端的电压为多少
（2）电流表A1的示数为多少
（3）电路工作5min，R1产生的焦耳热是多少．
强化知识点的达标问题精练
1. （2022吉林长春）下列家用电器中利用电热工作的是（ ）
A. 电风扇B. 洗衣机C. 电饭锅D. 吸油烟机
2.（2022河南） 如图所示，两个相同透明容器中密封着等量的空气。用该装置探究电流产生的热量与哪些因素有关时，下列说法正确的是（ ）
A. 用U形管中液面高度差反映电流产生热量的多少
B. 通电后可探究电流产生的热量与电流大小的关系
C. 通电后可探究电流产生的热量与电阻大小的关系
D. 通电一段时间后，左侧U形管中液面高度差较大
3．（2021北京）下列四种用电器中，利用电流热效应工作的是（ ）
A．电冰箱B．电视机C．电脑D．电热水壶
4. （2021福建）历史上第一个成功研究热和功关系及电流的热效应，为能量守恒定律的建立奠定坚实实验基础的科学家是（ ）
A. 焦耳B. 安培C. 伏特D. 欧姆
5. （2022山东烟台）如图所示，电源电压不变，灯泡L标有“6V 6W”字样。闭合开关S1，灯泡L正常发光，此时灯泡L的电阻为______Ω；再闭合开关S2，前后两次电流表的示数之比为2:3，则电阻R的阻值为______Ω，电阻R在10s内产生的热量为______J。
6. （2022江苏常州）某型号电饭锅有加热和保温两挡，电路如图所示。电压下，其加热挡功率为，保温挡功率为。
（1）闭合开关S1、S2，电饭锅处于______挡。
（2）电阻丝R1的阻值为______，R2的阻值为______。
（3）处于保温状态的电饭锅，产生热量______。
7.（2021安徽）图示电路中，电源电压不变，电阻R1 =30Ω，R2 =60Ω，闭合开关S，电流表A的示数为0.3A，则通电1min电阻R1产生的热量为______J。
8. （2022广西玉林）20世纪初，科学家发现，某些物质在很低温度时，电阻就变成了0，这就是________现象；如图所示是“探究电热与电流的关系”的部分装置，已知A、B两点间的电压为6V，R1=R2=R3=5Ω，通电时间2min，则R1与R2产生的热量相差________J。
9. （2021广东省）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。
10. （2022齐齐哈尔）如图所示是“探究电镜通过导体产生热量的多少跟什么因素有关”的实验装置。若探究电流通过导体产生热量与电流的关系，实验前应选择________（选填“甲” 或“乙”）裝置。如果甲裝置中通过5Ω电阻丝的电流为0.6A，则甲装置中10Ω电阻丝在1min内产生的热量是______J。
11．小明利用如图所示的装置，探究电流通过导体时产生热量的多少与电阻大小的关系：在两个相同的烧瓶中盛着质量和温度都相同的煤油，煤油中都浸泡着一段金属丝，甲烧瓶中的金属丝是铜丝，电阻比较小，乙烧瓶中的电阻丝是镍铬合金丝，电阻比较大．
（1）通电一段时间后，小明发现_____ 烧瓶中温度计的示数大，表明其它条件相同时，导体的电阻越 _____，产生的热量越多；
（2）本试验使用了控制变量的科学方法：通过两金属丝串联的方式，控制_______ 和______ 相同；还使用了转换的科学方法：把导体产生热量的多少转换为___________ 。为了保证这种转换的科学性，实验中采取的措施是________________；
（3）小明想把该装置改成探究物质吸热能力的实验装置，则他应将其中一个烧瓶中的煤油换成____ 相同的水，将甲烧瓶中的铜丝换成与乙烧瓶中镍铬合金丝的______ 相等的镍铬合金丝，并将两个烧瓶中的金属丝做绝缘处理。
12. （2021贵州黔东南州）如图是探究电流通过导体时产生热量的多少跟什么因素有关的实验装置。甲、乙是完全相同的密闭容器，里面密封着等量的空气，U形管中液面高度的变化反映密闭空气温度的变化，闭合开关前，A、B两U形管内液面相平。
(1)实验中，乙容器外部的电阻的作用是为了使左右容器内导体的______不相等；
(2)由于电流产生的热量不易直接测量，因此在实验中是通过观察U形管中液面高度的变化来显示甲、乙容器内空气温度的变化，这里采用的物理研究方法是______；
(3)通过对比观察，______（选填“甲”或“乙”）容器中导体的电阻产生的热量较多。由此可知，在电阻和通电时间相同时，电流越______导体产生的热量越多。
13．如图是探究“电流通过导体时产生热量与哪些因素有关”的实验装置，请你仔细观察甲、乙两图，回答下列问题。
（1）实验中，通过观察U形管中______的变化来比较电流通过电阻丝产生的热量的多少；
（2）实验中，两个完全相同装有空气的容器要______（选填“密闭”或“开口”）；
（3）甲装置可探究电流产生的热量与______的关系，通电一段时间后，______（填“左”或“右”）侧容器中U形管中液面的高度差大。
（4）图甲的实验结论是______________________；
（5）图乙的装置是用来探究电流产生的热量与______的关系。乙实验通电一段时间后，右侧U形管中的液面的高度差比左侧的______（选填“大”或“小”）；
（6）图乙的实验结论是____________。
14. （2022湖北宜昌）小杰和小芳在探究“电流产生的热量与哪些因素有关系”的实验中，在两个透明容器中密封等量的空气，各放置一段电阻丝，并连接一个装水的U形管，通过U形管中水面的高度差来判断电阻产生热量的多少。装置的密封性能良好，电源电压为6V。
（1）小杰根据图甲观察到的现象得到“在通电时间和电阻相同时，______，电阻产生的热量越多”的结论。
（2）小芳猜想电流产生的热量与电阻大小有关，下列能支持她猜想的现象是（ ）
A.正常工作时，“36V 54W”的灯泡比“12V 6W”的灯泡亮
B.接线板上接入的用电器越多，导线越容易发热
C.电熨斗工作时发热明显，而与之相连的导线却不怎么热
（3）为了验证猜想，小芳选用了5Ω和100Ω的电阻丝进行实验，如图乙所示，请你用笔画线把电路连接完整。______闭合开关，她发现较长时间后两个U形管的高度差均不明显，原因是______，请你提出改进办法：______。
15. 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）通电10s电阻丝R1产生的热量；
（2）电源两端的电压。
16. （2022广东）某电热取暖器的简化电路如图所示，R1、R2为发热电阻。取暖器工作时，通过开关S1和S2实现低温、高温的挡位控制。已知高温挡功率为1320W，R1=55Ω。求：
（1）取暖器工作时通过R1的电流；
（2）取暖器处于低温挡时，工作1min产生的热量；
（3）R2的阻值。
17. （2021黑牡鸡朝鲜族）如图所示，小灯泡标有“6V 3W”字样（设灯丝电阻不受温度影响），R1为定值电阻，R2为滑动变阻器，其最大阻值为40Ω。求：
（1）小灯泡正常发光时的电阻；
（2）当开关S、S1、S2都闭合时，小灯泡恰好正常发光，电流表示数为0.6A，电路工作50s，求R1的阻值和电流通过R1产生的热量。
2023-2024学年度物理九年级全一册同步（拓展）学讲练测大讲义（人教版通用）
第十八章 电功率
专题18.4 焦耳定律
学新课标对课节知识点要求
【标课程标准】通过实验探究，并了解焦耳定律，用焦耳定律说明生产、生活中的一些现象。
【学习目标】
1. 知道电流的热效应。
2. 知道焦耳定律、会探究电流的热效应与哪些因素有关。
3. 知道电热的利用和防止。
【学习重点】能用焦耳定律说明生产、生活中的一些现象。
【学习难点】会用实验探究通电导体放出的热量跟哪些因素有关，在设计实验的过程中运用控制变量法和转换法。
学课节知识点
知识点1. 电流的热效应
1. 电流通过导体时电能转化成热量的现象叫电流的热效应。
2. 电流和通电时间相同时，电阻越大，导体产生的热量越多。
3. 电阻和通电时间相同时，电流越大，导体产生的热量越多。
4. 电热的利用和防止
利用电热的例子：热水器、电饭锅、电熨斗、电热孵化器等。
防止电热的例子：电视机外壳的散热窗；计算机内的散热风扇、电动机外壳的散热片等。
知识点2. 焦耳定律
1.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。
2.公式：Q=I2Rt
3.当发电厂电功率一定，送电电压与送电电流成反比，输电时电压越高，电流就越小。此时因为输电线路上有电阻，根据P=I2R可知，电流越小时，在电线上消耗的电能就会越少。所以电厂在输电时增大送电电压，减少电能在输电线路上的损失。
注意：电功与电热的对比
讲课节知识点的例题解析
考点1. 电流的热效应
【例题1】如图所示，最先确定电流产生的热量与哪些因素有关的物理学家是（ ）
【答案】D
【解析】焦耳研究了电流通过导体产生的热量与电流平方成正比、与电阻成正比、与通电时间成正比，这个结论叫做焦耳定律。最先确定电流产生的热量与哪些因素有关的物理学家就是焦耳。
【例题2】（2022辽宁铁岭）如图所示，小明送给奶奶一个电动足部按摩器，可以对足底进行加热、按摩。下列说法正确的是（ ）
A. 按摩器工作时将机械能转化为电能
B. 按摩器的工作原理与动圈式话筒的工作原理相同
C. 按摩器发热利用了电流的热效应
D. 对足底加热时，足底温度升高，利用做功的方式改变足底的内能
【答案】C
【解析】A．按摩器工作时消耗了电能，将电能转化为机械能和内能，故A错误；
B．按摩器的工作原理与电动机工作原理相同。动圈式话筒工作时，没有电源，将机械能转化为电能，与发电机工作原理相同，故B错误；
C．电流流过按摩器产生热量，所以按摩器发热利用了电流的热效应，故C正确；
D．对足底加热时，足底温度升高，利用热传递的方式改变足底的内能，故D错误。故选C。
【例题3】（2022湖南株洲）图10是探究“电流通过导体时产生热的多少跟什么因素有关”的实验装置，通电前A、B两个U形管内的液面相平，通电一定时间后，通过R1、R2的电流分别为I1、I2，则
A. I1＝I2，A管中的液面较低
B. I1＝I2，A管中的液面较高
C. I1＞I2，A管中的液面较低
D. I1＞I2，A管中的液面较高
【答案】D
【解析】由图可知，右侧两电阻丝并联后与左侧电阻丝串联，并联电路中干路电流等于各支路电流之和，所以I1>I2，故AB错误；
由Q＝I2Rt可知,通电时间相同时，I1>I2,R1＝R2＝5Ω，所以左侧电阻产生的热量较多，密闭空气吸收热量后，体积不变，压强变大，左侧容器内气体的压强与大气压的差值较大，A测玻璃管液面较高。故选D。
考点2. 焦耳定律
【例题4】（2021内蒙古通辽）如图为探究通电时间相同时，电流通过导体产生的热量与 关系的实验装置，若把电路接在3V的电源上，工作3min，则电流通过电阻R1产生的热量为 J。
【答案】电阻；36。
【解析】（1）电流通过导体产生热量的多少与电流大小、电阻和通电时间都有关系。研究某一物理量对热量的影响时，需要控制另外两个物理量；
（2）已知两电阻阻值，可以得到串联后的总电阻；已知电源电压和电路总电阻，根据欧姆定律I＝可以得到电路电流；已知电阻阻值、通过的电流和通电时间，利用焦耳定律得到产生的热量。
解：（1）由图知，定值电阻阻值不同，串联时通过的电流相同，已知通电时间相同，所以探究的是电流产生热量与电阻大小的关系；
（2）串联电路总电阻为R＝R1+R2＝10Ω+5Ω＝15Ω，
电路电流为：
I＝＝＝0.2A，
通电3min，电流通过电阻R1产生的热量：
Q1＝I2R1t＝（0.2A）2×5Ω×3×60s＝36J。
【点评】此题考查了电流产生热量的影响因素及焦耳定律的应用，是一道基础题，难度较小。
【例题5】如图所示的电路中，定值电阻R1=150Ω、R2=300Ω．闭合开关S后，电流表A2的示数为5mA．求：（1）电阻R1两端的电压为多少
（2）电流表A1的示数为多少
（3）电路工作5min，R1产生的焦耳热是多少．
【答案】（1）1.5V；（2）15mA；（3）是4.5J．
【解析】由电路图可知，R1与R2并联，电流表A1测干路电流，电流表A2测R2支路的电流．根据并联电路的电压特点和欧姆定律求出电阻R1两端的电压；根据欧姆定律求出通过R1的电流，再根据并联电路的电流特点求出电流表A1的示数；电路工作5min，根据Q=I2Rt求出R1产生的焦耳热．
由电路图可知，R1与R2并联，电流表A1测干路电流，电流表A2测R2支路的电流．
（1）因并联电路中各支路两端的电压相等，
所以，由I=可得，电阻R1两端的电压：
U1=U2=I2R2=5×10﹣3A×300Ω=1.5V；
（2）通过R1的电流：
I1===0.01A=10mA，
因并联电路中干路电流等于各支路电流之和，
所以，电流表A1的示数：I=I1+I2=10mA+5mA=15mA；
（3）电路工作5min，R1产生的焦耳热：Q1=I12R1t=（0.01A）2×150Ω×5×60s=4.5J．
强化知识点的达标问题精练
1. （2022吉林长春）下列家用电器中利用电热工作的是（ ）
A. 电风扇B. 洗衣机C. 电饭锅D. 吸油烟机
【答案】C
【解析】ABD．电风扇、洗衣机、吸油烟机主要是把电能转化为机械能，利用了电动机原理，故ABD不符合题意；
C．电饭锅是把电能转化为内能，利用电流的热效应工作，故C符合题意。故选C。
2.（2022河南） 如图所示，两个相同透明容器中密封着等量的空气。用该装置探究电流产生的热量与哪些因素有关时，下列说法正确的是（ ）
A. 用U形管中液面高度差反映电流产生热量的多少
B. 通电后可探究电流产生的热量与电流大小的关系
C. 通电后可探究电流产生的热量与电阻大小的关系
D. 通电一段时间后，左侧U形管中液面高度差较大
【答案】AC
【解析】A．电流通过导体产生热量的多少不能直接观察，但空气吸收热量后温度的变化可以通过液面高度差的变化来反映，这种研究方法叫转换法，故A正确；
BC．由图可知，左侧容器中的电阻丝与右侧容器中的电阻丝串联，通过的电流与通电时间相同，两个容器中的电阻丝阻值不同，因此装置可探究电流产生的热量与电阻的关系，故B错误，C正确；
D．已知右侧容器中的电阻丝阻值大于左侧容器中电阻丝阻值，则装置中右侧容器中的电阻丝产生的热量较多，因此右侧容器中的U形管液面高度差较大，故D错误。
故选AC。
3．（2021北京）下列四种用电器中，利用电流热效应工作的是（ ）
A．电冰箱B．电视机C．电脑D．电热水壶
【答案】D
【解析】当电流通过电阻时，电流做功而消耗电能，产生了热量，这种现象叫做电流的热效应。根据各用电器的能量转化可做出判断。
解：电冰箱在工作时，电能主要转化为机械能；电视机、电脑在工作时，主要将电能转化为光能和声能；
电热水壶将电能转化为热能，是利用电流的热效应，故D正确。
【点评】本题主要考查了电流的热效应、电能和其它形式能的相互转化，是一道基础题。
4. （2021福建）历史上第一个成功研究热和功关系及电流的热效应，为能量守恒定律的建立奠定坚实实验基础的科学家是（ ）
A. 焦耳B. 安培C. 伏特D. 欧姆
【答案】A
【解析】焦耳通过实验研究了电流通过导体产生热量和电流、电阻及通电时间关系，总结出了焦耳定律，为能量守恒定律的建立奠定坚实实验基础。
5. （2022山东烟台）如图所示，电源电压不变，灯泡L标有“6V 6W”字样。闭合开关S1，灯泡L正常发光，此时灯泡L的电阻为______Ω；再闭合开关S2，前后两次电流表的示数之比为2:3，则电阻R的阻值为______Ω，电阻R在10s内产生的热量为______J。
【答案】
【解析】灯泡L标有“6V 6W”字样，说明灯泡正常工作时电压为6V，功率为6W。根据功率公式可知此灯泡正常工作时电阻为
根据灯泡的规格以及公式，可知灯泡L正常发光时电流为
设闭合开关后电流表示数为I2，由于闭合开关S2后，前后两次电流表的示数之比为2:3，即
所以，因此此时通过R电阻的电流为
此时电阻两端的电压仍未6V，故此时电阻R的阻值为
电阻R产生的热量根据焦耳定律
6. （2022江苏常州）某型号电饭锅有加热和保温两挡，电路如图所示。电压下，其加热挡功率为，保温挡功率为。
（1）闭合开关S1、S2，电饭锅处于______挡。
（2）电阻丝R1的阻值为______，R2的阻值为______。
（3）处于保温状态的电饭锅，产生热量______。
【答案】 （1）加热 （2）44 2376 （3）
【解析】（1）由电路图可知，闭合开关S1、S2，电阻R2被短路，电路为R1的简单电路，此时电路中的电阻是比较小的，根据可知，电压一定时，电阻越小，电功率越大，即电饭锅处于加热状态。
（2）当电饭锅处于加热状态时，根据可得，R1的电阻为
如果闭合S1、S2打开，R1和R2串联，总电阻最大，电源电压不变时，功率最小，此时电饭锅处于保温状态，根据可得
解得，R2=2376Ω。
（3）处于保温状态的电饭锅，产生热量
7.（2021安徽）图示电路中，电源电压不变，电阻R1 =30Ω，R2 =60Ω，闭合开关S，电流表A的示数为0.3A，则通电1min电阻R1产生的热量为______J。
【答案】72
【解析】由图可知，两个电阻并联，电流表测量干路中的电流，电路的总电阻

电源电压
U=IR=0.3A×20Ω=6V
通电1min电阻R1产生的热量
8. （2022广西玉林）20世纪初，科学家发现，某些物质在很低温度时，电阻就变成了0，这就是________现象；如图所示是“探究电热与电流的关系”的部分装置，已知A、B两点间的电压为6V，R1=R2=R3=5Ω，通电时间2min，则R1与R2产生的热量相差________J。
【答案】 超导 288
【解析】20世纪初，科学家发现，某些物质在很低温度时，电阻就变成了0，这就是超导现象。
由图知，R2、R3并联后再与R1串联，已知
R1=R2=R3=5Ω
由等值电阻并联的规律，R2、R3并联后的总电阻
R23=0.5×5Ω=2.5Ω
电路的总电阻
R=R1+R23=5Ω+2.5Ω=7.5Ω
由欧姆定律可得干路中的电流，即通过R1的电流
通过R2、R3的电流相等，由并联电路电流的规律，通过R2的电流为
I2=0.5I=0.5×0.8A=0.4A
通电时间2min，R1与R2产生的热量差
Q1-Q2=I12R1t-I22R2t=(0.8A)2×5Ω×2×60s-(0.4A)2×5Ω×2×60s=288J
9. （2021广东省）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】(1)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；
(2)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；
(3)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(1)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。
10. （2022齐齐哈尔）如图所示是“探究电镜通过导体产生热量的多少跟什么因素有关”的实验装置。若探究电流通过导体产生热量与电流的关系，实验前应选择________（选填“甲” 或“乙”）裝置。如果甲裝置中通过5Ω电阻丝的电流为0.6A，则甲装置中10Ω电阻丝在1min内产生的热量是______J。
【答案】 乙 216
【解析】探究电流通过导体产生热量与电流的关系，应保证在电阻相同、通电时间相同情况下，比较不同大小电流通过导体后产生热量的大小。乙装置中，浸在液体中的两个电阻阻值均为5Ω，且由于右侧浸在液体的5Ω电阻与另外一个5Ω电阻并联，同时与左侧浸在液体的5Ω电阻串联，故通过右侧浸在液体的5Ω电阻的电流要大于左侧浸在液体的5Ω电阻串联，进而可以在电阻相同、通电时间相同情况下，比较不同大小电流通过导体后产生热量的大小。
根据焦耳定律可知，甲装置中10Ω电阻丝在1min内产生的热量是
11．小明利用如图所示的装置，探究电流通过导体时产生热量的多少与电阻大小的关系：在两个相同的烧瓶中盛着质量和温度都相同的煤油，煤油中都浸泡着一段金属丝，甲烧瓶中的金属丝是铜丝，电阻比较小，乙烧瓶中的电阻丝是镍铬合金丝，电阻比较大．
（1）通电一段时间后，小明发现_____ 烧瓶中温度计的示数大，表明其它条件相同时，导体的电阻越 _____，产生的热量越多；
（2）本试验使用了控制变量的科学方法：通过两金属丝串联的方式，控制_______ 和______ 相同；还使用了转换的科学方法：把导体产生热量的多少转换为___________ 。为了保证这种转换的科学性，实验中采取的措施是_____________________ ；
（3）小明想把该装置改成探究物质吸热能力的实验装置，则他应将其中一个烧瓶中的煤油换成____ 相同的水，将甲烧瓶中的铜丝换成与乙烧瓶中镍铬合金丝的______ 相等的镍铬合金丝，并将两个烧瓶中的金属丝做绝缘处理。
【答案】（1）乙 大 （2）电流 通电时间 温度计示数的变化 烧瓶应密封（3）质量 阻值
【解析】（1）在电流与通电时间相同时，导体的电阻越大，产生的热量越多，乙电阻丝的电阻较大，所以乙电阻丝产生的热量较多，乙温度计示数更大。
（2）当两个电阻丝串联时，电流相等，在同一个电路中通电时间相同。
导体产生热量的多少可以通过温度计示数的变化来反应出来；在实验时，烧瓶应密封，不让热量向外传。
（3）把其中一个瓶子中的煤油换成等质量的水，电阻丝换成完全相同的，这样可以保证在相同的时间内产生的热量同样多，通过不同物质在吸收相同热量时温度的变化来反应物质的吸热本领的大小。
12. （2021贵州黔东南州）如图是探究电流通过导体时产生热量的多少跟什么因素有关的实验装置。甲、乙是完全相同的密闭容器，里面密封着等量的空气，U形管中液面高度的变化反映密闭空气温度的变化，闭合开关前，A、B两U形管内液面相平。
(1)实验中，乙容器外部的电阻的作用是为了使左右容器内导体的______不相等；
(2)由于电流产生的热量不易直接测量，因此在实验中是通过观察U形管中液面高度的变化来显示甲、乙容器内空气温度的变化，这里采用的物理研究方法是______；
(3)通过对比观察，______（选填“甲”或“乙”）容器中导体的电阻产生的热量较多。由此可知，在电阻和通电时间相同时，电流越______导体产生的热量越多。
【答案】 （1）电流 （2）转换法 （3）甲 越大
【解析】(1)乙容器外部的电阻的作用是为了使左右容器内导体的电流不相等，因为左右容器内两导体的阻值相等，必须让两电阻的电流不同才能探究电流产生的热量与电流的关系。
(2)甲乙两容器内空气温度的变化不能直接测出，而是通过U形管液面高度变化来显示，这是物理研究中的转换法。
(3)在电阻和通电时间相同时，甲容器内液面高度差较大，说明甲容器内的电阻产生较多的热量，而甲容器内电阻通过的电流较大，由此可知，在电阻和通电时间相同时，电流越大，导体产生的热量越多。
13．如图是探究“电流通过导体时产生热量与哪些因素有关”的实验装置，请你仔细观察甲、乙两图，回答下列问题。
（1）实验中，通过观察U形管中______的变化来比较电流通过电阻丝产生的热量的多少；
（2）实验中，两个完全相同装有空气的容器要______（选填“密闭”或“开口”）；
（3）甲装置可探究电流产生的热量与______的关系，通电一段时间后，______（填“左”或“右”）侧容器中U形管中液面的高度差大。
（4）图甲的实验结论是______________________；
（5）图乙的装置是用来探究电流产生的热量与______的关系。乙实验通电一段时间后，右侧U形管中的液面的高度差比左侧的______（选填“大”或“小”）；
（6）图乙的实验结论是____________。
【答案】（1）液面高度差（2）密闭（3）电阻 右（4）在电流和通电时间相同时，电阻越大，电流通过导体产生的热量越多（5）电流 小（6）在电阻和通电时间相同时，电流越大，电流通过导体产生的热量越多
【解析】（1）电流通过导体产生热量的多少不能直接观察，利用产生的热量来加热容器中的空气，使空气体积膨胀，引起U形管两侧液面差变化，可以通过液面高度差的变化来反映产生热量的多少，这种研究方法叫转换法。
（2）实验中，利用容器中空气体积膨胀来推动U形管中液面变化，所以，两个完全相同装有空气的容器要密封，不能出现漏气现象。
（3）甲装置中，左右两侧容器中的电阻丝串联，通过的电流和通电时间相同，而电阻不同，因此甲装置可探究电流产生的热量与电阻的关系。
甲装置中右侧容器中的电阻较大，由焦耳定律可知，在电流和通电时间相同时，右侧容器中的电阻产生的热量较多，即右侧容器中U形管中液面高度差较大。
（4）甲装置中，左右两侧容器中的电阻丝串联，通过的电流和通电时间相同，右侧容器中的电阻较大，右侧容器中的电阻产生的热量较多，因此可得结论：在电流和通电时间相同时，电阻越大，电流通过导体产生的热量越多。
（5）图乙装置中，右侧容器内的电阻丝与另一电阻并联，再与左侧容器内电阻丝串联，两个容器内电阻丝的阻值和通电时间相同，由并联电路电流特点可知，通过左侧容器内电阻丝的电流大于通过右侧容器内电阻丝的电流。两容器中的电阻是相同的，但电阻通过的电流是不同的，所以此实验是为了探究电流产生的热量与电流的关系。
由焦耳定律可知，通电一段时间后，乙装置中通过右侧容器中电阻的电流较小，因此右侧容器中的电阻产生的热量较少，即右侧U形管中的液面的高度差比左侧的小。
（6）图乙装置中，左右两侧容器中的电阻相同，通过右侧容器中电阻的电流较小，右侧容器中的电阻产生的热量较少，因此可得结论：在电阻和通电时间相同时，电流越大，电流通过导体产生的热量越多。
14. （2022湖北宜昌）小杰和小芳在探究“电流产生的热量与哪些因素有关系”的实验中，在两个透明容器中密封等量的空气，各放置一段电阻丝，并连接一个装水的U形管，通过U形管中水面的高度差来判断电阻产生热量的多少。装置的密封性能良好，电源电压为6V。
（1）小杰根据图甲观察到的现象得到“在通电时间和电阻相同时，______，电阻产生的热量越多”的结论。
（2）小芳猜想电流产生的热量与电阻大小有关，下列能支持她猜想的现象是（ ）
A.正常工作时，“36V 54W”的灯泡比“12V 6W”的灯泡亮
B.接线板上接入的用电器越多，导线越容易发热
C.电熨斗工作时发热明显，而与之相连的导线却不怎么热
（3）为了验证猜想，小芳选用了5Ω和100Ω的电阻丝进行实验，如图乙所示，请你用笔画线把电路连接完整。______闭合开关，她发现较长时间后两个U形管的高度差均不明显，原因是______，请你提出改进办法：______。
【答案】 （1）电流越大 （2）C （3） 电路中电流太小（或者电阻太大或者电压太低） 将100Ω的电阻丝换为阻值更小的电阻丝（或增大电源电压）
【解析】（1）由图甲可知，两容器内的电阻大小相等，右侧两根电阻丝并联，然后与左侧的电阻丝串联，根据串联电路和并联电路特点可知，左侧容器内的电阻丝的电流大于右侧容器内电阻丝的电流，在通电时间相同的情况下，左侧U型管内液体的高度差大于右侧，说明左侧电阻丝产生的热量多，所以可以得出：在通电时间和电阻相同时，电流越大，电阻产生的热量越多。
（2）要探究电流产生的热量与电阻大小有关，要控制电流和通电时间相同。
A．正常工作时，“36V 54W”的灯泡的电流为
“12V 6W”的灯泡的电流为
电流不同，故A不符合题意；
B．接线板上接入的用电器越多，总功率越大，在电压不变时，根据欧姆定律可知，电流越大，没有控制电流相同，故B不符合题意；
C．电熨斗工作时，内部的电热丝和与之相连的导线串联，电流和工作时间相同，由于电热丝的电阻远大于导线电阻，电热丝产生的热量远大于导线产生的热量，说明电流产生的热量与电阻大小有关，故C符合题意。故选C。
（3）要探究电流产生的热量与电阻大小有关，在电阻不同时，要控制电流和通电时间相同，应该把电源、开关和两段电阻丝串联起来，如图所示
较长时间后两个U形管的高度差均不明显，可能是电路的电流太小，导致电阻丝产生的热量较少，根据欧姆定律，可以把其中较大的100Ω的电阻换成一个阻值较小的电阻丝（不能为5Ω），也可以增大电源电压。
15. 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）通电10s电阻丝R1产生的热量；
（2）电源两端的电压。
【答案】（1）通电10s电阻丝R1产生的热量为16J；
（2）电源两端的电压为6V。
【解析】（1）通电10s电阻丝R1产生的热量：
Q＝I2R1t＝（0.4A）2×10Ω×10s＝16J。
（2）由I＝得，R1两端的电压：
U1＝IR1＝0.4A×10Ω＝4V，
根据串联电路电压规律可知，电源电压：
U＝U1+U2＝4V+2V＝6V。
16. （2022广东）某电热取暖器的简化电路如图所示，R1、R2为发热电阻。取暖器工作时，通过开关S1和S2实现低温、高温的挡位控制。已知高温挡功率为1320W，R1=55Ω。求：
（1）取暖器工作时通过R1的电流；
（2）取暖器处于低温挡时，工作1min产生的热量；
（3）R2的阻值。
【答案】（1）4A；（2）52800J；（3）110Ω
【解析】（1）由电路图知，两个开关都闭合时，两个电阻并联在电路中，电路中的总电阻较小，据 知，电路中的总电功率较大，处于高温挡；S1闭合、S2断开时，电路中只有R1工作，电路中的电阻较大，据 知，电路中的总电功率较小，处于低温挡。此时通过R1的电流
（2）电热取暖器处于低温挡时，功率
P低温=UI1=220V×4A=880W
工作1min产生的热量
Q=P低温t=880W×60s=52800J
（3）高温挡工作，R2消耗的功率
P2=P高温-P低温=1320W-880W=440W
所以R2阻值
答：（1）取暖器工作时通过R1的电流为4A；
（2）取暖器处于低温挡时，工作1min产生的热量为52800J；
（3）R2的阻值为110Ω。
17. （2021黑牡鸡朝鲜族）如图所示，小灯泡标有“6V 3W”字样（设灯丝电阻不受温度影响），R1为定值电阻，R2为滑动变阻器，其最大阻值为40Ω。求：
（1）小灯泡正常发光时的电阻；
（2）当开关S、S1、S2都闭合时，小灯泡恰好正常发光，电流表示数为0.6A，电路工作50s，求R1的阻值和电流通过R1产生的热量。
【答案】（1）12Ω；（2）60Ω，30J
【解析】（1）由可得小灯泡正常发光时的电阻
（2）当开关S、S1、S2都闭合时，灯泡L与电阻R1并联，电流表测干路电流，因并联电路中各支路两端的电压相等，且小灯泡恰好正常发光，所以，电源的电压
U=UL=6V
由可得，通过小灯泡的电流：
因并联电路中干路电流等于各支路电流之和，所以，通过R1的电流：
由可得，R1的阻值：
50s内电流通过R1产生的热量