第15讲 焦耳定律 2021-2022学年九年级物理全一册课程讲义与考点精练（人教版）(解析版)

第15讲焦耳定律【知识要点】一、电与热1．电流的热效应：电流通过导体时电能转化成热的现象。常见的电热器：白炽灯泡、电热水壶、电暖气片、电热毯等。通常电热器消耗的功率都比较大。2、焦耳定律公式：Q＝I2Rt，单位：Q—焦耳（J），I—安培（A），R—欧姆（Ω），t—秒（s）注：①在纯电阻电路中，消耗的电能等于电热，即W=Q。实际生活中的用电器就是电热器。电热的计算公式Q＝W＝Pt＝UIt＝I2Rt②对于非纯电阻电路中，电能只有一部分用来产生热量，则只可用焦耳定律来计算电热。二、焦耳定律实验1、实验一：A、B两烧瓶盛的等量的煤油中分别浸泡着一段铜丝和一段镍铬合金丝，前者电阻较小，后者电阻较大，温度计显示煤油的温度。两瓶中的金属丝串联起来接到电源上，通电一段时间后，比较两瓶中煤油的温度变化。实验结论：在电流、通电时间相同的情况下，电阻越大，产生的热量越多。实验一图示实验一图示2、实验二：在通电时间相同的情况下，分别给一个烧瓶中的镍铬合金丝通入大小不同的电流，观察什么情况下产生的热量多。实验结论：在通电时间一定，电阻相同的情况下，通过电流大时，镍铬合金丝产生的热量多。实验二图示实验二图示【典型例题】一、单选题1．电熨斗通电一段时间后变得很烫，而连接电熨斗的导线却不怎么热，其原因是A．导线的绝缘皮隔热B．导线散热比电熨斗快C．通过导线的电流小于通过电熨斗的电流D．导线的电阻远小于电熨斗电热丝的电阻【答案】D【详解】电熨斗与导线串联，电流相等，根据公式Q=I2Rt，电流和通电时间相同时，导线的电阻远小于电熨斗电热丝的电阻，导线放出的热量远少于电熨斗，选项D符合题意．故选D．2．有两根电热丝R1和R2，其大小关系是R1:R2=3:1，若单独用R1对一壶水加热，则所需时间为t0．若将这两根电热丝并联连入电路，则烧开同一壶水所需的时间为（不计热损失）A． B． C． D．【答案】A【详解】设烧开同一壶水所需热量为Q吸，当用R1单独对一壶水加热时，，由于R1：R2=3：1，所以，，当将这两根电热丝并联连入电路时，并联电阻是：，设将这两根电热丝并联连入电路，烧开同一壶水所需时间为t，吸热的热量是：，因为烧开同一壶水所需热量相同，所以，故解得：，故选A．3．当一个电阻的阻值为R时，将它接在电路中通电一段时间，产生的热量为Q．如果要使它产生的热量为2Q，下列办法中可行的是（）A．将电压变为原来的2倍，通电时间变为原来的1/2B．将电阻变为原来的2倍，通电时间变为原来的1/2C．将电阻变为原来的1/2，通电时间变为原来的2倍D．将电压变为原来的1/2，电阻变为原来的2倍【答案】A【详解】将电压变为原来的2倍，通电时间变为原来的1/2，由Q=U2/Rt可知，产生的热量变为2Q，故A正确；将电阻变为原来的2倍，通电时间变为原来的1/2，由Q=U2/Rt可知，热量变为原来的四分之一，故B错误；将电阻变为原来的1/2，通电时间变为原来的2倍，由Q=U2/Rt可知，热量变为原来的4倍，故C错误；将电压变为原来的1/2，电阻变为原来的2倍，由Q=U2/Rt可知，热量变为原来的1/8，故D错误，故选A．4．如果以下电器选用超导材料制作，能正常工作的是A．输电导线 B．电炉丝 C．保险丝 D．电饭锅【答案】A【解析】输电导线采用超导材料，可减少导线因发热而损失的电能．由焦耳定律Q=I2Rt可知，电流通过超导材料（R=0），产生的热量为0．电炉丝、保险丝、电饭锅工作时利用的是电流的热效应工作的，所以都不能用超导材料制作．故BCD错误．故选A思路分析：要解答本题需掌握：利用电流热效应原理工作的电器不能用超导材料制作试题点评：本题主要考查学生对：超导材料的特点，以及应用的了解和掌握，是一道基础题．5．如图是研究电流通过导体产生的热量与哪些因素有关的实验，下列分析正确的是A．甲、乙两次实验都应用了控制变量法B．甲实验通电一段时间后，左侧容器内空气吸收的热量更多C．乙实验是为了研究电流产生的热量与电阻的关系D．乙实验通电一段时间后，右侧U形管中液面的高度差比左侧的大【答案】A【详解】导体产生的热量Q与I、R及t有关，甲实验电阻丝串联，电流和通电时间相等，可以探究电热与电阻关系的；乙实验中右侧电阻丝并联一个电阻丝后与左侧电阻丝串联，电阻和通电时间相等，可以探究电热与电流关系的，所以，都用到了控制变量法，故A正确；甲实验两电阻丝串联，在通过电阻丝的电流和通电时间相同时，由焦耳定律知道，由于右侧电阻阻值大，产生的热量多，即右侧容器内空气吸收的热量多，故B错误；由乙图知道，右侧电阻丝与另一电阻丝并联，故左右空气盒中电阻丝的电阻和通电时间相同，但通过电阻的电流不同，所以研究电流产生的热量与电流的关系，故C错误；由乙图知道，右侧电阻丝与另一电阻丝并联，故左右空气盒中电阻丝的电阻和通电时间相同，由焦耳定律，左侧电阻产生热量多，所以，左侧容器内空气吸收的热量多，气体压强大，即左侧U形管中液面的高度差比右侧的大，故D错误，故选A．6．最先精确确定电流产生的热量跟电流、电阻和通电时间关系的物理学家是（）A．欧姆 B．焦耳 C．奥斯特 D．法拉第【答案】B

【详解】英国物理学家焦耳在大量实验的基础上，于1840年最先精确地确定了电流产生的热量跟电流、电阻和通电时间的关系，即即发现了焦耳定律Q=I2Rt；并且为了纪念他做出的贡献，将他的名字命名为热量（能量）的单位。故选B。7．灯泡L标有“2.5V”字样，它的电阻R随它两端电压U变化的关系图像如图甲所示．将该灯泡L和电阻R0接入电源电压恒为3V的电路中(如图乙所示)，闭合开关S，灯泡L恰好正常发光．下列说法正确的是A．闭合开关S，灯泡L的电阻为8Ω B．灯泡L的额定功率为0.625WC．断开开关S，灯泡L的电阻为0Ω D．闭合开关S，1s内电阻R0产生的热量为0.325J【答案】B【解析】根据题意知道，当灯泡L恰好正常发光时，灯泡两端的电压是其额定电压，即UL=2.5V，由图甲知道，此时灯泡的电阻是：RL=10Ω，故A错误；由P=U2/R知道，灯泡的额定功率是：PL=UL2/RL=2.5V2/10Ω=0.625W，故B正确；开关断开时，灯泡两端的电压为0V，由图甲知道，此时灯泡的电阻为2Ω，故C错误；闭合开关S，电路中的电流是：I=UL/RL=2.5V/10Ω=0.25A，由于串联电路中总电压等于各分电压之和，所以，电阻R0两端的电压是：U0=U-UL=3V-2.5V=0.5V，由于在1s内电阻R0产生的热量是：Q0=W0=U0It=0.5V×0.25A×1s=0.125J，故D错误，故选B．8．用“220V，800W”的电热壶烧水．若不考虑能量损失，当把它接入110V的电源上时，用32min可将一壶水烧开，若将该壶接在220V电源上时，烧开同样一壶水所用时间为A．12min B．16min C．24min D．8min【答案】D【详解】设电热壶的电阻为R，因为烧开同样一壶水消耗的电能相等，并且W＝UIt＝t，所以由W＝t可得：t1＝t2,×32min＝t2,解之：t2＝8min.故选D.【点睛】电热水壶的原理是将电能转化为内能，在110V的电压下将水烧开和在220V的电压下烧开一壶水消耗的电能相等．9．我国科研人员研发了百米级第二代高温超导带材，使中国跻身该技术领域国际先进行列．假如所有导体都成了常温下的超导体，那么当用电器通电时，下列说法正确的是A．白炽灯仍然能发光 B．电动机仍然能转动C．电饭锅仍然能煮饭 D．电熨斗仍然能熨烫衣服【答案】B【详解】白炽灯、电饭锅、电熨斗都是利用电流热效应工作的，根据焦耳定律Q＝I2Rt知，没有电阻就不能产生电热，所以用超导体材料制成的电热器不能工作。故A、C、D不正确。电风扇是利用通电导体在磁场中受到力的作用而工作的，将电能转化为机械能，所以用超导体材料制成的电风扇不但仍能工作，并且电能转化为机械能的效率更高。故选：B。10．电热毯内的电阻丝断了，如果将电阻丝的两个断头接上后继续使用，电热毯的接头处很容易被烧焦，这样做很不安全，接头处的电阻常称为“接触电阻”．下列关于“接触电阻”的判断正确的是A．接触电阻较大，它与电阻丝的其他部分串联B．接触电阻较大，它与电阻丝的其他部分并联C．接触电阻较小，它与电阻丝的其他部分串联D．接触电阻较小，它与电阻丝的其他部分并联【答案】A【详解】电热毯的接头处，造成线路连接处电阻变大，，它与电阻丝的其他部分串联在电流一定时，由焦耳定律可知线路连接处温度会升高，所以电热毯的接头处很容易被烧焦．11．加在某电动机上的电压是U，电动机消耗的电功率为P，电动机线圈的电阻为r，则电动机的输出机械功率为（）A．P B． C． D．【答案】D【分析】电动机消耗的电功率为P=UI，发热功率=r，输出功率=P，根据功率关系求出电动机线圈上消耗的机械功率．【详解】电动机消耗的电功率为P，加在电动机上的电压是U，由P=UI可知，通过电动机的电流：I=，电动机线圈电阻的发热功率：=r=根据能量守恒定律可知，电动机的机械功率为：，故选D．12．下列的家用电器中，利用电流热效应工作的是（）A．电饭锅 B．笔记本电脑 C．电风扇 D．电视机【答案】A【详解】A．电饭锅工作时将电能转化为内能，是利用电流的热效应，故A符合题意；B．笔记本电脑工作时主要将电能转化为光能和声能，不是利用电流的热效应，故B不符合题意；C．电风扇工作时主要将电能转化机械能，不是利用电流的热效应，故C不符合题意；D．电视机工作时主要将电能转化为光能和声能，不是利用电流的热效应，故D不符合题意。故选A。13．2018年4月，美国《科学》杂志发表“新超导体将中国物理学家推到最前沿”的评述。这表明，在新超导体研究领域，我国取得了令人瞩目的成就。假如人们已研制出常温下的超导体，则可以用它制作()A．家用保险丝 B．电炉的电阻丝 C．白炽灯泡的灯丝 D．远距离输电导线【答案】D【详解】A．保险丝是利用电流的热效应，当电流过大时，自动熔断来保护电路的。电阻为零无法将电能转化为内能，无法熔断，故A不符合题意；B．电炉丝需要将电能转化为内能，电阻为零无法将电能转化为内能，故B不符合题意；C．灯丝必须在白炽状态下才能正常发光，电阻为零无法将电能转化为内能，无法放热，故C不符合题意；D．根据焦耳定律，可知，远距离输电，当电阻为零时，可使导线损耗为零，便可提高传输效率，故D符合题意。故选D。14．下列四种电器中，利用电流热效应工作的是（）A．洗衣机 B．电脑 C．电风扇 D．电饭锅【答案】D【详解】试题分析：电流流过导体时导体发热，这种现象是电流的热效应，利用电流热效应工作的用电器把电能转化为内能．解：洗衣机、电风扇工作时把电能转化成机械能；电脑工作时电能转化成光能；电饭锅是根据电流的热效应工作的，它把电能主要转化为内能．故选D．点评：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．15．电炉丝与导线串联接到电路里，通电后电炉丝热得发红，而与之相连的导线却不怎么热．由焦耳定律可知，造成上述现象的主要原因是A．通过电炉丝的电流比导线的电流小得多B．通过电炉丝的电流比导线的电流大得多C．电炉丝的电阻比导线的电阻小得多D．电炉丝的电阻比导线的电阻大得多【答案】D【详解】电炉在使用时，电炉丝和导线串联，在串联电路中，电路处处相等，即：I电炉丝=I导线，通电时间t相同，根据：Q=I2Rt，因为R电炉丝＞R导线，所以电流产生的热量：Q电炉丝＞Q导线，从而出现电炉丝热得发红，而与电炉丝相连的导线却不怎么发热的现象，故选D．16．利用如图所示电路可定性研究电热与电流、电阻和通电时间的关系，图中三个电阻的材料和质量相同，且R1=R3=5Ω，R2=10Ω，三个电子温度计分别与之相连（图中未画出），并能测量它们的温度。闭合开关后，每隔一定时间记录各电阻的温度，通过比较温度的变化来间接反映电阻产生电热的多少。下列有关分析与推断错误的是A．分析任意一个电阻的温度变化，可知电热与通电时间有关B．分析比较R1和R2的温度及变化，可知电热与电阻有关C．分析比较R1和R3的温度及变化，可知电热与电流有关D．分析比较R2和R3的温度及变化，可知电热与电流和电阻有关【答案】D【详解】A．对同一电阻而言，通过的电流不变时，通电时间越长，产生的热量越多，温度越高，故A正确；

B．探究电热与电阻关系时，需保持电流和通电时间相同，根据题意和电路图可知，R1≠R2，并且R1、R2串联，即通过的电流和通电时间相等，因此分析比较R1和R2的温度及变化，可知电热与电阻有关，故B正确；

C．探究电热与电阻关系时，需保持电阻和通电时间相同，根据题意和电路图可知，R1=R3，并且R1、R2串联后与R3并联，由于两支路的总电阻不同，因此通过它们的电流不同，故分析比较R1和R3的温度及变化，可知电热与电流有关，故C正确；

D．根据控制变量法可知，探究电热与电流、电阻以及通电时间是否有关时，变化的量只能有一个，其它因素均不变，因此不可以探究电热与电流和电阻的关系，故D错误。

故选D。17．粗细均匀的电热丝放入水中，通电10min水开始沸腾；若将电阻丝对折并联后放入同一壶水中，通电到水开始沸腾，所需要的时间是（不计一切热损失）（）A．2.5min B．5min C．20min D．40min【答案】A【详解】电阻丝对折并联后电阻变为原来的，根据公式，电压一定，电功率变为原来的四倍，所以烧开相同一壶水所需时间变为原来的，则需要的时间故选A。18．如图所示电路，电源电压为6V且保持不变，定值电阻R1为10Ω，滑动变阻器R2的规格为“20Ω0.5A”，电压表量程为0～3V，电流表量程为0～0.6A，则（）A．电压表测量的是电阻R1两端的电压B．当变阻器R2的滑片P向左移动时，电压表的示数变小C．为了保证电路中各元件安全工作，变阻器R2接入电路的阻值范围是2～10ΩD．当变阻器R2接入电路中的阻值是8Ω时，通电1min电阻R1产生的热量是56.7J【答案】C【详解】A．由图示电路图可知，滑动变阻器R2与定值电阻R1串联，电压表测量R2两端的电压，电流表测电路电流；故A不符合题意；B．当变阻器R2的滑片P向左移动时，R2连入电路中的电阻变大，根据串联电路的分压原理，电压表的示数变大，故B不符合题意；C．由于电流表量程为0～0.6A，滑动变阻器允许通过的最大电流为0.5A，根据串联电路电流的规律，电路中的最大电流Imax=0.5A，此时电路中的总电阻最小为由串联电路的总电阻等于各分电阻之和可知，滑动变阻器接入电路中的最小阻值为由串联电路的分压特点可知，滑动变阻器两端的电压最大，即U2max=3V时，滑动变阻器接入电路的电阻最大，再根据串联电路电压的规律，此时R1两端的电压为可见变阻器的电压与R1的电压相等，由分压原理，变阻器的电阻与R1的电阻相等，所以变阻器的最大电阻为10Ω，所以滑动变阻器的变化范围为2Ω～10Ω，故C符合题意；D．当滑动变阻器R2为8Ω时，电路中的总阻值为由欧姆定律，电路中的电流为根据焦耳定律，通电1min电阻R1产生的热量为故D不符合题意。故选C。19．如图所示，是研究电流热效应的部分实验电路，甲电阻丝的阻值小于乙电阻丝的阻值．比较通电后两根电阻丝各自两端的电压U以及它们在相同时间内分别产生的热量Q甲、Q乙的大小，下面关系中正确的是A．U甲＝U乙，Q甲＝Q乙B．U甲<U乙，Q甲>Q乙C．U甲<U乙，Q甲<Q乙D．U甲>U乙，Q甲<Q乙【答案】C【详解】由于两电阻丝串联，流过它们的电流I相等，通电时间t相等，由题意知：由知：由知：故选C．20．如下图甲所示，闭合开关后，在滑片P由b端向a端移动的过程中，电压表示数U随滑动变阻器的电阻R2变化的关系图像如下图乙所示，下列说法错误的是（）A．电源电压是6VB．R2的最大阻值是20ΩC．R1的电阻是10ΩD．当滑片P移动中点时，10s内电流通过R1产生的热量是18J【答案】D【详解】分析：由图甲所示电路图可知，定值电阻R1与滑动变阻器R2串联，电压表测定值电阻R1的两端电压．（1）由图甲所示电路可知，滑片在a端时，电路为R1的简单电路，电压表测电源两端电压，由图乙所示图像读出电源的电压；（2）当滑片位于b端时，R1与R2的最大阻值串联，电压表的示数最小，根据图乙读出滑动变阻器的最大阻值，利用串联电路的电流特点和欧姆定律求出电路中的最小电流，再根据欧姆定律求出R1的阻值；（3）当滑片在中点时，可以求出总电阻和总电流，然后根据求出通过R1产生的热量；解答：由图甲所示电路图可知，定值电阻R1与滑动变阻器R2串联，电压表测定值电阻R1的两端电压．由图甲所示电路可知，当滑片在a端时，电路为R1的简单电路，电压表测电源两端电压，由图乙所示图像可知，电源电压U=6V，故A正确；当滑片位于b端时，R1与R2的最大阻值串联，电压表的示数最小，由图乙所示图像可知，变阻器的最大阻值R2=20Ω，故B正确；电压表的最小示数U1=2V，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：，因串联电路中各处的电流相等，所以，电路中的电流：，R1的阻值：，故C正确；当滑片P移动中点时，电路的总电阻，总电流为，10s内电流通过R1产生的热量是，故D错误故选D．【点睛】本题考查了串联电路的特点和欧姆定律、电功率公式的应用，关键是从图像中读出滑动变阻器R2的阻值和对应电压表的示数．21．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．右侧电阻丝的阻值比左侧小C．通过右侧电阻丝的电流比左侧小D．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【答案】D【详解】分析：电流产生的热量跟电流大小、电阻大小、通电时间有关．（1）电流通过导体产生热量的多少不能直接观察，但液体温度的变化可以通过液面高度差的变化来反映，体现的是转换思想；（2）根据焦耳定律判定电阻产生热量的多少，从而判定出U形管中液面的高度差的变化关系；（3）探究电流产生热量跟电流关系时，控制电阻和通电时间不变；（4）探究电流产生的热量跟电流大小和电阻大小关系时，要控制电流、通电时间不变．解答：A.通过玻璃管中液面的高度判断电流产生热量的多少，这种方法是转换法；故A不正确；BCD、由图可以看出，两个电阻丝是串联在一起的，所以电流是相等的，故C错误，右侧玻璃管中液面比左侧高，说明右侧产生的热量较多，根据焦耳定律可知，在电流强度和通电时间相同时，电阻越大，导体产生的热量越多．所以右侧电阻丝的阻值比左侧大，故B错误；该装置是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的，故D正确．故选D【点睛】此题考查了电流产生热量的决定因素，实验过程中渗透了转换法和控制变量法的应用，有一定的综合性．重点是焦耳定律的应用．22．有两个额定电压相同的电热水壶甲和乙，甲的额定功率为1800W，乙的额定功率为1200W．两个电热水壶都正常工作时，下列说法中正确的是（）A．甲电热水壶两端的电压较高 B．电流通过甲电热水壶做功较快C．通过两个电热水壶的电流相等 D．相同时间内，两个电热水壶消耗的电能一样多【答案】B【详解】A.因为两个电热水壶的额定电压相同，且两个电热水壶都正常工作，即在额定电压下工作，所以甲、乙电热水壶两端的电压相等，故A错误；B.都正常工作时，甲的额定功率大，所以电流通过甲电热水壶做功较快，故B正确；C.都正常工作时，甲的额定功率大，根据，通过甲电热水壶的电流大，故C错误；D.都正常工作时，甲的额定功率大，根据可知，相同时间内，甲电热水壶消耗的电能多，故D错误；故选B．点睛：要理解用电器在额定电压下工作时的功率才是额定功率，正常工作即代表在额定电压下工作，再者要理解功率是表示做功快慢的物理量，所以功率大即代表做功快．二、填空题23．均标有“220V60W”的白炽灯、电风扇、电热器并联在照明电路中，相同时间内电流做功________（填“相等”或“不相等”）相同时间内产生热量按多到少的排列是________．【答案】相等；电热器、白炽灯、电风扇【详解】试题分析：由题意知，白炽灯、电风扇、电热器的额定电压都是220V，额定功率都是60W，把它们并联在照明电路中，它们都能正常工作，由W=Pt可知，在相同时间t内电流做功相等；白炽灯工作时，灯丝产生热量，使灯丝达到白炽状态而发光，灯丝消耗电能产生热量，然后把部分热量转化为光能；电风扇工作时，主要把电能转化为机械能，产生很少的热量；电热器工作时，把电能几乎全部转化为热量，由此可知，它们正常工作时产生的热量由多到少的顺序是：电热器、白炽灯、电风扇．考点：焦耳定律的计算公式及其应用24．两定值电阻RA和RB中的电流与其两端电压的关系如图所示，若将两电阻串联在电压为3V的电源两端，电路的总功率为________W，通电一段时间后，RA和RB产生的热量之比是________．【答案】0.61：2【详解】由图象知，U=3V时，IA=0.6A，IB=0.3A，根据，电阻，，两电阻串联时，电路总电阻R=RA+RB=5Ω+10Ω=15Ω，电路总功率；A、B两电阻串联流过它们的电流I相等，通电一段时间产生的热量之比．25．在文具铅笔芯、塑料尺、橡皮中，通常情况下是导体的有________；在工具钢丝钳、羊角锤、筷子的使用中，属于费力杠杆的有________；在家庭用具电风扇、电视机、电水壶中，属于电热器的有________．【答案】铅笔芯筷子电水壶【解析】由图知道铅笔芯容易导电是导体，塑料尺、橡皮都不容易导电是绝缘体；钢丝钳、羊角锤在使用过程中，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆；筷子在使用过程中，动力臂小于阻力臂，是费力杠杆；电热器是将电能转化为内能的用电器，电风扇是利用电动机将电能主要转化为风扇的机械能，少部分转化为内能的用电器，不属于电热器；电视机工作时将电能主要转化为光能和声能，同时有少部分转化为内能，不属于电热器；电水壶是将电能转化为内能的用电器，属于电热器．26．据报道，某乡镇进行电网改造，经测算，有一条线路应采用横截面积为2.5mm2的铝芯线，电工在实际安装时却采用了l.5mm2的铝芯线，结果酿成一场火灾.分析火灾的原因其实很简单：就是电工安装的导线与测算应采用的导线相比________较大（选填“电流”或“电阻”），根据________定律可知，导线上产生的热量较多，最终引发了火灾.【答案】电阻较大焦耳【详解】试题分析：电工把电线的截面积由2.5mm2的铝芯线，换为1.5mm2的铝芯线，材料和长度一定，截面积减小，电阻变大．根据焦耳定律Q=I2Rt可知，Q变大，导线上产生的热量也变大．导致导线的绝缘皮烧坏，最终引发了火灾．考点：焦耳定律．点评：本题主要考查学生对焦耳定律的应用的了解和掌握，以及电阻的大小和什么因素有关．27．电动机在工作时会产生大量的热，因此利用油对电动机降温。已知电动机正常工作的电压为220V，电阻为5Ω，通过的电流为10A，则5min内电动机产生的热量为______J；产生热量的80%被油吸收，这些热量可以使质量为4kg的油温度上升___℃。[c油=2.0×103J/（kg•℃）]【答案】1.5×10515【详解】[1]由焦耳定律可知，电动机产生的热量：Q=I2Rt=（10A）2×5Ω×5×60s=1.5×105J；[2]被油吸收的热量：Q吸=Qη=1.5×105J×80%=1.2×105J，油上升的温度：∆t=28．某电吹风机内部电热丝的电阻为100Ω，正常加热时通过它的电流为2A．若电热丝的电阻值不随温度变化，则此电热丝正常加热20s产生的热量为__________J．【答案】8×103【详解】试题分析：电热丝产生的热量跟电流的平方成正比，跟电阻成正比，跟通电时间成正比．根据Q=I2Rt计算电热丝产生的热量，Q=I2Rt=（2A）2×100Ω×20S=8×103J.电热丝正常加热20s产生的热量为8×103J.考点：电热的计算29．小明用如图装置探究电流产生的热量与电流的关系，锥形瓶内装有200g煤油，他先闭合开关，调节滑片P使电流表示数为0.5A，记录到5分钟内温度计示数升高了5℃，则煤油吸收的热量为______J，接着他调节滑片P使电流表示数发生改变，观察并记录温度计示数的变化，对比前后数据，可得出初步结论，利用该装置还可以探究电流产生的热量与______的关系．（c煤油=2.1×103J/（kg•℃））【答案】2100通电时间【解析】解：（1）根据Q吸Q吸（2）由题，利用该装置，不移动滑动变阻器滑片P，保持电路中电流的大小不变，可通过改变时间来探究电流产生的热量与通电时间的关系。30．一个标有“220V1200W”的电热水壶．要在1个标准大气压下将2kg温度为20℃的水烧开，水需要吸收的热量是______J，若不计热损失，电热水壶正常工作时烧开这壶水需要的时间是____s．（水的比热容为4.2×103J/（kg•℃）【答案】6.72×105J560【详解】在标准大气压下，水的沸点为100℃，水吸收的热量Q吸=cm(t﹣t0)=4.2×103J/(kg•℃)×2kg×=6.72×105J因为电热水壶正常工作，所以P=P额=1200W不计热损失Q吸=W=Pt所以电热水壶正常工作时烧开这壶水需要的时间t===560s31．如图甲所示，电源电压恒定不变，闭合开关，移动滑片，滑动变阻器消耗的功率P与其电阻R的变化关系如图乙所示，则R1=__Ω；当滑片P滑至最右端时，通电1min电流通过R1产生的热量是__J．【答案】1024【详解】由电路图可知，R1与R2串联，电流表测电路中的电流．（1）由图象可知，当R2=10Ω时，P2=0.9W，因串联电路中各处的电流相等，所以，由P=II=P因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，则电源的电压：U=I（R由图象可知，当滑动变阻器的最大阻值R2′=20Ω，消耗的电功率P2′=0.8W，此时电路中的电流：I'=P则电源的电压：U=I（R因电源电压恒定不变，所以有：0.3A解得：R1电源的电压：U=I（R（2）当滑片P滑至最右端时，滑动变阻器接入电路中的电阻最大，此时电路中的电流为0.2A：通电1min电流通过R1产生的热量：Q132．如图所示，是研究“在相同时间内电流通过导体产生的热量与______的关系”的实验装置和。若电阻丝R甲=5Ω，R乙=10Ω，通过电路中的电流为0.5A，则甲电阻丝在2min内产生的热量是______J。【答案】电阻150【详解】[1]如图甲，两个电阻串联在电路中，电流相同，通电时间相同，电阻不同，根据控制变量法可知，是探究电流产生热量跟电阻的关系。[2]甲电阻丝在2min内产生的热量Q甲=I2R甲t=（0.5A）2×5Ω×2×60s=150J三、实验题33．同学们要探究“电流热效应与电阻大小的关系”．老师为他们提供了如图所示的器材，其中电热丝电阻R1＜R2．（1）请利用提供的器材设计实验．（______）（2）进行实验时，他们发现实验现象不明显，请分析出现此现象的可能原因．（写出两点原因）____（3）调整好器材，通电一段时间后，发现气球2鼓起得更大些，由此可得出的结论是________．【答案】(1)按图连接电路，将两个电热丝串联，闭合开关，一段时间后，观察两气球鼓起的大小，并进行比较，总结电热与电阻的关系．（2）装置气密性不好（气球漏气）；球皮太厚；电阻R1、R2的阻值相近；电源电压太低（电流太小）(3)在电流和通电时间相同的条件下，相等时间内，电阻较大的导体比电阻较小的导体产生的热量多【详解】试题分析：(1)为研究电流的热效应跟电阻的关系，应用控制变量法，控制通电时间和电流一定，比较电阻R1和R2产生的热量的多少．产生热量多的气球膨胀的大．按图连接电路，将两个电热丝串联，闭合开关，一段时间后，观察两气球鼓起的大小，并进行比较，总结电热与电阻的关系．（2）实验现象不明显,可能是装置气密性不好（气球漏气）；球皮太厚；电阻R1、R2的阻值相近产生的热量差不多，可比性差；电源电压太低（电流太小）产生的热量少．(3)气球2鼓起得更大些，说明R2产生的热量多，所以可得出结论：在电流和通电时间相同的条件下，相等时间内，电阻较大的导体比电阻较小的导体产生的热量多考点：探究“电流热效应与电阻大小的关系”点评：本题是一道较难的电学实验题，应用的实验方法是控制变量法，判断出根据气球的膨胀程度来识别电流的热效应跟电阻大小的关系是解答本题的难点．34．为了探究影响电热的因素，小伟设计了如图所示电路，烧瓶中盛有质量、初温均相等的煤油，R2>R1．（1）除了温度计外，还需要的测量工具是_____．实验中煤油吸热的多少是通过来____反映的（选填“温度计升高的示数”或“加热时间”）．（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，是因为煤油具有____的特点．（3）通电一定时间后，乙瓶中的温度计示数升的快，由此得出的实验结论是__．（4）若要在上面的电路中继续探究电热与电流的关系，你接下来的操作是__，比较_____．【答案】（1）秒表、温度计升高的示数；（2）比热容小；（3）当电流和通电时间相同时，电阻越大，产生的热量越大；（4）可能通过移动滑片来改变电流大小；相同通电时间内甲（或乙）瓶中温度计升高的示数【解析】试题分析：在探究影响电热的因素实验中，应用的方法是控制变量法，加热的条件是质量相同、初温相同的同种物质，电热的大小是通过温度计示数的高低来反映，通过实验探究得出的结论是电热的大小与电流、导体的电阻以及通电时间有关．（1）除了温度计外，还需要的测量的物理量是时间，所用的工具是刻度尺，实验中煤油吸热的多少是通过温度计升高的示数的高低来反映的．（2）在加热过程中，质量相同的不同物质，在加热时间相同时，比热容大的物质，温度变化小，故选用煤油而不选用水．（3）由图可知，R1、R2串联，控制电流相等，在相同时间内电热的大小与电阻的大小有关，故得出的结论是：当电流和通电时间相同时，电阻越大，产生的热量越大．（4）若要在上面的电路中继续探究电热与电流的关系，应控制电阻和通电时间相同，接下来的操作是移动滑片改变电流大小，比较甲（或乙）瓶中温度计升高的示数．考点：探究影响电热大小的因素35．用如图所示的装置探究“电流通过导体产生的热量与电流的关系”，相同烧瓶内装满了煤油．（1）烧瓶中装入的煤油是_______（选填“导体”或“绝缘体”）．（2）请根据实物电路，在虚线框如图内画出对应的电路图．_____（3）为达到实验目的，选用的两电阻丝R1与R2的阻值应_______，通过R1的电流_______通过R2的电流．（4）通电一段时间后，乙烧瓶中玻璃管内液面上升的高度较大，说明_______．（5）小红用如图示的装置，进一步探究“电流通过导体产生的热量与电流的关系”，经多次实验测量，收集实验数据，绘制了烧瓶中玻璃管内液面上升的高度h与电流的关系图象，根据焦耳定律可知，如图中能正确反映h﹣I关系的是_______．（拓展）用Q=I2Rt可以算电流通过任何用电器产生的热量，能用Q=UIt计算电流通过任何用电器产生的热量吗？请用实例说明原因_______【答案】绝缘体相等小于在电阻和通电时间相等时，电流越大产生的热量越多A不能．含有电动的电路，电流做的功大部分转化为机械能，有一小部分转换化内能，即发热了，W=UIt＞Q．【详解】分析：（1）容易导电的物体叫导体，不容易导电的物体叫绝缘体，根据导体和绝缘体的定义可做出判断．（2）以实物图为依据，根据电流方向画出电路图；（3）探究“电流通过导体产生的热量与电流的关系”的实验，应采取控制变量法，以此分析即可；（4）通电一段时间后，乙烧瓶中玻璃管内液面上升的高度较大．说明导体产生的热量多；（5）根据焦耳定律可知，分析h-I关系即可；解答：(1)烧瓶中装入的煤油是绝缘体；（2）根据实物图可知，从电源正极先接开关，再接L2，R0和R1并联后，再串联在电路中，答案如下图：（3）探究“电流通过导体产生的热量与电流的关系”的实验，应采取控制变量法，必须控制电阻相等，电流不同，根据并联电路的特点可知，通过R1的电流小于通过R2的电流．(4)通电一段时间后，乙烧瓶中玻璃管内液面上升的高度较大，说明在电阻和通电时间相同的条件下，电流越大，导体产生的热量越多．（5）根据焦耳定律可知，电阻产生的热量与电流的平方成正比．而烧瓶中玻璃管内液面上升的高度h越大，导体产生的热量越多，能正确反映h-I关系的是A．不能用计算通过任何用电器产生的热量，因为用计算出来的是电路产生的总功，而总功除了用电器产生的热量，另外一部分可能转化为其他能量，例如电风扇电路产生的总功一部分转化为电热，一部分转化为机械能．故答案为(1).绝缘体(2).(3).相等(4).小于(5).在电阻和通电时间相同的条件下，电流越大，导体产生的热量越多(6).A(7).不能(8).因为用计算出来的是电路产生的总功，而总功除了用电器产生的热量，另外一部分可能转化为其他能量，例如电风扇电路产生的总功一部分转化为电热，一部分转化为机械能．【点睛】本题考查了学生对焦耳定律的认识，注重了探究实验的考查，同时在该实验中利用了控制变量法和转换法，是中考物理常见题型．36．根据下列两个实验，回答相关问题：

（1）电流做功的过程是把电能转化为其他形式能的过程，一般情况下电流做功的多少我们无法直接观察出．小明同学为了“探究影响电流做功的因素”，设计了如图所示的实验，通过此实验可以较形象的比较出电流做功的多少．该实验是通过观察_________比较电流在不同情况下做功多少的，此过程中是把电能转化为________能；将滑动变阻器的滑片P向左调节时，电流表和电压表的示数都变大，相同时间内物体被吊起的高度也变大了，这说明_____________________________________．（2）实际生活中，用电器接通电源后，都伴有热量的产生，小明在“探究电流通过导体产生热量的多少与什么因素有关”时，采用了如图所示的实验装置，其中a、b、c、d四个相同的容器密闭着等量空气并与U形管紧密相连，实验前U形管两端液面相平，将1、2和3、4导线分别接到电源两端．在实验过程中，通过观察U形管中______的变化来比较电流通过电阻丝产生热量的多少：图甲所示的装置是用来研究电流通过电阻丝产生的热量与______的关系，图乙所示的装置是用来研究通过电阻丝产生的热量与_______的关系，综合分析图甲乙两装置的实验现象，可以得出的结论是_______．【答案】物体被提升的高度机械当时间相同时，电压越大，通过的电流越大，电流做功越多液面高度电阻大小电流大小电流通过导体产生热量与通过导体的电流和电阻大小有关，通过导体的电流越大，导体的电阻越大，产生的热量越多【详解】（1）图1所示的实验是通过观察物体被提升的高度来比较电流在不同情况下做功多少的；由W=UIt可知，当时间相同时，电压越大，通过的电流越大，物体被吊起的高度也越大，说明电能转化为物体的机械能越大，即电流做功越多；（2）电流通过导体产生热量的多少不能直接观察，但液体温度的变化可以通过液面高度差的变化来反映，这种研究方法叫转化法；如图甲，两个电阻串联在电路中，电流相同，通电时间相同，电阻不同，根据控制变量法可知，这是探究电流产生热量跟电阻的关系；通过一段时间后，b容器中U形管液面高度差大，电流产生的热量较多；图乙装置中两个5Ω的电阻并联后再与一个5Ω的电阻串联，由串联电路的电流特点可知，右端两个电阻的总电流和左端电阻的电流相等，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左=I内+I外，所以，I左＞I内，烧瓶内的电阻值都是5Ω，阻值相等，通电时间相等，电流不同，根据控制变量法可知，这是探究电流产生热量跟电流的关系；通过一段时间，c容器中U形管液面高度差大，电流产生的热量多；综合分析图甲乙两装置的实验现象，可以得出的结论是：电流通过导体产生热量与通过导体的电流和电阻大小有关，通过导体的电流越大，导体的电阻越大，产生的热量越多．四、计算题37．新型电饭锅采用“聪明火”技术，智能化地控制食物在不同时间段的温度，以得到最佳的营养和口感，其简化电路如图甲所示．R1和R2均为电热丝，S1是自动控制开关．煮饭时，把电饭锅接入220V电路中，在电饭锅工作的30min内，电路中总电流随时间变化的图像如图乙所示．.求：（1）S和S1都闭合时电饭锅的电功率；（2）电热丝R2的阻值；（3）这30min内电饭锅产