焦耳定律-2023中考物理一轮复习讲义

专题23焦耳定律

划重点之精细讲义系列

里出点理嵬

Q

考点h电流的热效应

1.电流的热效应

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.影响电流通过导体时产生热量的因素：

通过导体的电流、导体的电阻、通电时间。通过导体的电流越大、导体的电阻越大、

通电时间越长，电流通过导体时产生的热量越多。

场I划重点

电流通过导体时产生热量的比较

①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在电阻相同、通电时间相同的情况下，通过电阻的电流越大，这个电阻产生的热量

越多。

考点2：焦耳定律

英国物理学家焦耳做了大量实验，于1840年最先精确地确定了电流产生的热量与电流、

电阻和通电时间的关系，即焦耳定律。

1.内容：

业流通过导体产生的热量跟电流的二次方成正比，跟导体的电阻成正比，跟通电时间

成正比。

2.定义式：Q=l2Rt

3.公式适用范围：

普遍适用，适用于任何用电器和电路。

4.公式应用注意事项：

①同体性：Q、I、R、t必须对应同一段导体或同一个用电器；②同时性：Q、I、R必须

是同一时间t内同一段电路中的三个物理量；③统一单Q、I、R、t四个物理量的单位

都必须是国际单位。

5.焦耳定律公式的理论推导：

在纯电阻电路中，电流所做的功全部转化为热量，而没有转化为其他形式的能，那么，

此时电流产生的热量Q就等于消耗的电能W%即Q二W明因W『Ult,根据欧姆定律的变形

式U=IR,可推导出Q二WFUIBIR-lt=rRt。

触电阻电路与非钝电阻电路的公式应用规律:

电能内能（热能）备注

电能全部转化为内

纯电阻电路能，所以求电能的公

式全部适用于求内能

非纯电阻电路

考点3电热的利用和防止

1.电热的利用

电热的主要作用是制成各种各样的电热器。电热器的主要部分是发热体，发热体一般由

电阻大、熔点高的金属导体制成。电热器工作时主要将电能特化为内能，常见电热器如热

水器、电饭锅、电熨斗、电热孵化器等。

很多用电器在工作时，虽然也会将一部分电能转化为内能，但其目的并不是利用电热，

而是将电能转化为其他形式的能，这样的用电器不是电热器。比如电动机和电风扇工作时主

要将电能转化为机械能，电视机工作时主要将电能转化为声能和光能等，它们都不是电热器。

2.电热的防止

用电器在工作的过程中，总有一部分电能转化为内能，很多情况下我们不希望用电器的

温度太高，这样既浪费能源，还可能造成危害，因此就需要使用电器通风散热。很多用电器

采用设置散热孔、散热片或在发热体部分安装风扇等方法散热。如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。

目典例分言

【详解】［1］由电路图可知，当开关置于1位置时，电路中电阻R/和&并联，电路中总电阻

最小，电流最大，功率最大，电饭锅应处于高温档；当开关置于2位置时，电阻Q短路，

电路中只有R2,电阻较大，电流较小，功率较小，应处于低温档。

⑵当开关置于2位置时，电阻4短路，电路中只有色，则在该挡位正常工作lOmin产生的

热量为

⑶用电饭锅蒸米时，满屋都弥漫着米饭的香味，这是分子不停地做无规则运动的结果；做

饭、炒菜时温度高，分子运动速度加快，分子无规则运动加剧，所以满屋弥漫着饭菜的香味。

【典例2】“等效替代〃是分析物理问题时经常用到的一种方法。己知R/=10C,七=200,

R3=30C,电源及电流表内阻忽略不计。如图甲中，R/和&串联后，可以用总电阻R来替

代R/和类比图甲的方法，若将a、c接入丙电路的,4、8端点，闭合开关后，通电10s

电路中产生的热量为Jo

【答案】172.8

【详解】若将a、c接入丙电路的A、B端点,可知&和4串联后，该支路电阻为

R23=R2+R3=20Q+30Q=50Q

再和凡并联，则电路总电阻

通电10s电路中产生的热量为

【典例3】某品牌电动玩具警车的内部等效电路如图，阻值为5Q的警灯与线圈电阻为1C

的电动机串联。当玩具警车正常匀速行驶时，通过电动机线圈的电流为1A,则警灯两端的

【答案】5120

【详解】[1]警灯两端的电压是

[2]2min内电动机线圈产生的热量是

【典例4】如图所示电路中，电源电压U=4.5V,内阻r=2Q,闭合开关后，通过电路的电

流是0.25A,通电100s,电动机产生的热量是10J,在这段时间内电动机对■外做了.

的机械功。

【答案】90

【详解】由图可知，电动机与电源串联。由欧姆定律可知，电源内阻两端的电压

根据串联电路的电压特点可知，电动机两端的电压

电动机消耗的电能

电动机对外做的机械功

【典例5】某电饭煲设有“加热"和"保温"两档，其内部简化电路如图所示，当开关S闭合时，

电饭煲处于（填"加热"或"保温"）状态；若Q毗=1（324,则电饭煲保温和加热各5min

时产生的热量之比为。

【答案】加热1025

⑵由题意可知,R面怔1团24,则

R2=24RI

保温和加热时，电源电压不变，且加热时间相同，则有

SE）U2=220Vi2220V=1回1,b回b=5min回5min=l回1

则电饭煲保温和加热各5min时产生的热量之比

［典例6】打造成渝地区双城经济圈，新建智慧公园中的智能座椅有供暖、提供5G等功能，

如图甲所示。其中供暖部分主要由坐垫和靠背组成，其发热电路如图乙所示，供电电压恒为

30V。坐垫内的电热丝R/、&、&的阻值分别为5Q、20Q>10Q,靠背内的电热丝&的阻值

为40。。闭合开关Si，调节开关S2,可使坐垫分别处于"低暖”"中暖〃"高暖”三挡。求：

（1）开关S2接。时，电路中的电流；

（2）10秒内智能座椅能够产生的最大电热；

（3）调节开关S2,坐垫在"高暖"挡时消耗的功率。

【答案】（1）0.6A；（2）180J；（3）18W

【详解】解：（1）开关S2接。时，电热丝R”和R3串联，此时电路中的电流

答：（1）开关S2接c•时，电路中的电流是0.6A；

（2）10秒内智能座椅能够产生的最大电热是180J；

（3）调节开关S2,坐垫在“高暖”挡时消耗的功率是18W.

【典例7】如图所示，通过电脑可以看2022卡塔尔世界杯足球比赛的直播。下列有关说法

中正确的是（）

A.一般台式电脑的电功率约2000W

B.台式电脑的显示屏跟外置音箱是串联接在电路中的

C.电脑里面的二极管主要是由绝缘体材料制成的

D.电脑运行时温度会升高，需要用微型风扇及时散热，防止过多的电热造成安全隐患

【答案】D

【详解】A.根据生活实际可知，一般台式电脑的电功率约为200W,故A错误；

B.台式电脑的显示屏跟外置音箱可以独立工作，互不影响，它们是并联在电路中的，故B

错误；

C.电脑里面的二极管具有单向导电性，主要是由半导体材料制成的，故C错误；

D.由于电流具有热效应，电脑运行时会产生热量，温度会升高，需要用微型风扇及时散热，

防止过多的电热造成安全隐患，故D正确。

故选Do

【典例8】如图所示，从甲地通过两条输电线向乙地用户供电，若甲地电源电压恒为U,输

电线的总电阻为〃当乙地用户用电时，下列说法正确的是（）

A.用户使用的用电器两端电压为U

B.输电线上消耗的电功率为£

r

C.当用户使用的用电器增多时，用电器两端的电压升高

D.当用户使用的用电器增多时，输电线上因发热而损失的功率增大

【答案】D

【详解】A.由于输电线有电阻，会分担一部分的电压，故A错误；

B.输电线上的电压小于U,故输电线上消耗的电功率小于故B错误：

r

C.当用户使用的用电器增多时，干路电流增大，电线分担的电压比较多，故用电器两端的

电压降低，故c错误；

故选Do

里出点理嵬

考点4：探究影响电流通过导体时产生热量的因素全过程

1.控制变量法

①在探究热量的多少与电流的关系时，应控制两个电阻丝的阻值相同，应采用并联多

一个相同阻值的电阻；

②在探究热量的多少与电阻的关系时，应控制通过两个电阻丝的电流相同，应采用串

联的方式。这里就应用了控制变量法。

2.转化法

实验中电流产生的热量不能直接观察到，但热量的变化可以用温度的变化来感知。通过

温度计升高的示数或者U型管的高度差间接知道电流产生的热量的多少，这是转化法C

3.实验探究过程

【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】Q=l2Rt

【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】

甲H产5C乙R,=5C

①电流产生的热量与电阻的关系

如甲所示，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。

两家器中的电阻丝串联起来接到电源两遍，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。

【实验结论】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

如乙所示，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。

【实验结论】在电阻相同、通电时间相同的情况下，通过电阻的电流越大，电阻产生的热

量越多。

4.探究电流产生的热量与哪些因素有关考点

(1)实险采用煤油的目的：原油比热容小，在相同条件下吸热温度升高的快；而且是

绝缘体。

(2)被加热材料选用空气的原因：空气受热易膨胀，实验现象更明显。

(3)选用加热材料的要求：质量、初温、材料相同。

(4)探究电热与电流的关系是需控制电热丝的电阻和通电时间相同，采用在其中一个

电阻的两端多并联一个电阻的方式。探究电热与电阻的关系是需控制电流和通电时间相同，

采用串联的方式；探究电热与通电时间的关系时需控制电阻和电流相同，通过改变通电时

间的长短的方式。

(5)通过温度计升高的示数或者U型管液面的高度差来比校热量的多少.

(6)U型管没有明显的高度差的原因：①电阻断路或者短路；②装置漏气。

【典例1】某同学采用了如图甲、乙所示的实验装置”探究电流通过导体产生的热量与哪些

因素有关”。两个透明容器中都有一段电阻丝且密封着等量的空气，U形管中液面高度的变

化反映密闭空气温度的变化。下列说法正确的是()

①图甲装置能探究电流通过导体产生的热量与电流的关系。

②图甲装置能探究电流通过导体产生的热量与电阻的关系。

③图乙中右边透叨容器中电阻丝阻值为10Q,可以探究电流产生的热量与电流的关系,

④图甲实验结论能解释"电炉丝热得发红而与电炉丝相连的导线几乎不发热”的现象。

A.①②B.②③C.②④D.③④

【答案】C

【详解】由图甲可知，两电阻丝串联，串联电路中电流处处相等，因此不能探究电流通过导

体产生的热量与电流的关系，故①错误，改变两电阻大小，电流相等，控制通电时间相同，

可以探究电流通过导体产生的热量与电阻的关系，故②正确；图乙中，要研究电流产生的

热量与电流的关系，需要控制通电时间和电阻相同，通过的电流不同，因此右侧容器中的电

阻要等于左侧容器中的电阻，即5Q,故③错误；图甲中两电阻串联，电阻不同，通过两电

阻电流相同，电炉丝与其相连的导线也是串联，电流相同，电炉丝电阻更大，产生的热量更

多，故④正确。故①③错误，②④正确。

故选C.

【良例2］如图是教材上探究电流产生的热量与哪些因素有关的实验装置，两个透明容器中

密封着等量的空气。下列分析正确的是()

A.U形管液面高度变化是因为管中液体热胀冷缩的缘故

B.甲实验是为了研究电流产生的热量与电阻的关系

C.甲、乙装置均无法探究电流产生的热量与通电时间的关系

D.乙图中，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

【答案】BD

【详解】A.根据转换法，U形管液面高度变化是因为管中气体热胀冷缩的缘故，故A错误：

B.甲装晋中，两电阻串疑，通过的中流和通由时间相同，而中阳大小不同，可探究中流产

生的热量与电阻的关系；放B正确；

C.要探究电流通过导体产生热量跟通电时间的关系，应保证通过电阻丝的电流和电阻大小

均相同，而只改变通电时间，而甲、乙装置均都可以改变通电时间，把甲图或乙图的其中一

侧作为研究对象，甲、乙装置均可探究电流产生的热量与通电时间的关系，故c错误；

D.根据并联电路电压的规律和欧姆定律可知通过右侧两电阻的电流相等，设通过乙装置中

左侧容器中电阻的电流为/,根据并联电路电流的规律，则通过右侧容器电阻的电流为Q5/,

根据

Q=I2Rt

可知，在通电时间和电阻用同的条件下，产生热量与电流的平方成正比，故通电一段时间后

左右两边容器内电阻产生的热量之比是

I2:（0.5/）』4:1

故D正确。

故选BD。

（咫例3］小杰利用图一和图二的装置"探究电流通过导体产生热量的多少跟什么因素有关”。

图一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。

（1）小杰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（选填

字母）；

A.正常工作时，“36V54W”的灯泡比"12V6W”的灯泡亮

B.接线板上接入的用电据越多，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

（2）图一装置中如果以发生了断路，在通电时间相同的情况下，与以未发生断路之前相

比较，左侧U形管中液面的高度差将（选填“变大""变小"或"不变”）;

（3）小杰利用图二装置探究电阻大小和产生热量的关系（RARG,在a、b两瓶内加入质

量和初温都相同的煤油。闭合开关一段时间后，他发现a烧瓶中温度计的示数大，表明电流

和通电时间相同时，电阻越大，电流通过导体产生的热量越。根据上述规律，小杰得

出电烤箱低温挡接入电路电阻丝的阻值要比高温挡电阻丝的阻值小，此结论是（填"正

确"或"错误"）的;

（4）小杰把图二装置改成探究物质吸热能力的实验装置，需要进行一些改进：

①在a、b两瓶内换用质量、初温都相同的（选填“相同”或"不同〃）液体，电阻丝的

阻值凡&（填"或">"）；

②一段时间后，小杰观察到b瓶内液体温度高一些，可判断a、b两瓶内液体吸收的热量

QaQb（填"或,a的吸热能力（填"强"或"弱〃）。

【答案】C变大越多错误不同==强

【详解】（1）⑴猜想电沆产生的热量与电阻大小有关，需要控制电流、通电时间相同，导

体的电阻不同。

B.接线板上接入的用电器越多，导线中的电流越大，没有控制电流相同，故B不符合题意：

C.电熨斗工作时发热明显，此时电熨斗与导线电流、通电时间相同，电阻不同，符合控制

变量法，故C符合题意。

故选C。

（2）[2]在乙实验中，电阻心断路后，根据串联、并联电阻的规律，电路中的总电阻变大,

在电源电压一定时，根据欢姆定律可知，电路中的电流变小，即通过心的电流变小，根据

焦耳定律可知，在相同的时间内，电阻&产生的热量变小，由转换法，左侧U形

管中液面的高度差的变小。

（3）⑶闭合开关，通电一段时间后，小明发现a烧瓶中温度计的示数大，根据转换法，这

表明：电流和通电时间相同时，导体的电阻越大，电流产生的热量越多。

（4）[5][6]图二中，两电阻串联，通过两电阻的电流相等，通电时间也相等，根据比较吸热

能力的方法，在a、b两瓶内换用质量、初温都相同的不同液体，为控制相同时间吸热相同，

根据Q=FRt,电阻丝的阻值Ra=Rb。

⑺⑻一段时间后，小杰观察到b瓶内液体温度高一些，根据Q=/2Rt,因时间相同，故可知

a、b两瓶内液体吸收的热量Q=Qb；根据比较吸热能力的方法，a的吸热能力强。

【典例4】为了“比较不同物质的吸热能力〃，物理兴趣小组在实验室利用老师提供的器材连

接好如图所示的电路，A瓶中装的是水，B瓶中装的是燃油，两瓶中用的是电阻均为5。的

（1）为确保实验的准确性，水和煤油的质量和初温必须相等。闭合开关后，经过一段时间

发现（选填"A"或〃B"）瓶中的温度计的示数升高快，这是因为水的比热容较大的缘故。

若电热丝产生的热量完全被水和煤油吸收，在这段时间内，水和煤油吸收的热量______（选

填"相等"或"不相等”）：

（2）实验时，小明和小红发现电热丝热得很快，而连接的导线却不怎么热。小红猜想：发

热不同是因为通过电热丝和导线的电流不同。小明猜想：发热不同是因为电热丝和导线的电

阻不同。其他同学立刻判断小红的猜想是错误的，原因是。小明和小红又利用此装置

探究J'"通电导体产生热量的多少和电流的关系”，根据记录数据大致画出r产生的热量。和

电流/关系的图象，其中正确的是；

的水和煤油、天平、10。的电热丝两根、电流表和电压表各一只、秒表等。要完成实验，他

们应该在原来的装置上调整的器材及要求是①：0

【答案】B相等导线和电热丝串联，通过它们的电流相等B把其

中一只5Q的电阻丝换成10Q的电阻丝把水换成等质量的煤油

【详解】煤油的比热容小于水的比热容，相同质量的水和煤油，吸收相同的热量时，

燥油的温度升高的快，即B瓶中的温度计的示数升高快.

［2］若电热丝产生的热量完全被水和煤油吸收，电阻相等的两电热丝串联，通过的电流相等，

根据。=/2用可知，在这段时间内，水和煤油吸收的热量相等。

（2）⑶因为导线和电阻丝吊联，通过它们的电流相等，所以小红的猜想的错误的。

⑷探究“通电导体产生热量的多少和电流的关系”，应当控制电阻和通电时间作为常数，根据

焦耳定律。=尸心可知，产生的热量Q是电流的二次函数，故ACD错误，B正确。

故选Bo

（3）⑸⑹电流产生的热量与通过导体的电流、导体的电阻和通电时间有关，要研究电流产

生的热量与电阻的关系，需要控制通过导体的电流、通电时间相同，换用不同的电阻丝，将

A（或B）瓶内的电阻丝换成10。的；实验中，还要让两电热丝都放入煤油中（同样条件下

煤油升温快，实验效果更明显），通过煤油升高温度的多少说明电流产生的热量多少，所以

将A瓶内的水换成等质量的燥油。

【典例5］如图是探究“电流通过导体时产生热量的多少与哪些因素有关〃的三套实验装置，

甲、乙装置的两个透明容器中密封着等量的空气，丙装置的两个烧瓶中装有等质量的煤油。

（1）甲、乙实验通电前，需使两个U形管内的液面：利用U形管中液面高度差来判

断电流产生热量的多少，利用的实验方法是;

（2）乙装置可探究电流产生的热量与的关系。将此装置接到电源两端，通电一段时

间，在（选填“左”或”右〃）侧容器中产生的热量较多。若通电一段时间后，其中一个

U形管中的液面高度儿乎不变，发生此现象的原因可能是:

（3）某同学利用丙装置改做“比较水和煤油比热容的大小”的实验，则他们应将其中一个烧

瓶中的煤油换成质量和初温相等的水，并使甲、乙两烧瓶中金属丝的电阻（选填“相

等"或"不相等”），此实验中水和煤油吸热的多少是通过（选填“升高的温度“或“加热

时间")来反映的。

【答案】相平转换法电流左装置漏气相等加热时间

【详解】⑵甲、乙实验通电前，容器中密闭的是空气，压强与外界大气压相同，因

此需使两个U形管内的液面相平；给容器中的空气加热，容器中压强增大，使U形管中液

面发生变化，实验利用U形管中液面高度差来判断电流声生热量的多少，这里采用的物理

研究方法是转换法。

(2)[3]乙装置中，&、R?并联后与R/串联，Ri、R2的电阻相同，通电时间相同，但通过的

电流不同，可探究电流产生的热量与电流的关系。

⑷其中电阻R的作用主要是使通过R/和后的电流不相等，将此装置接到电源两端，通电

一段时间，由于通过Q的电流较大，在左侧容器中产生的热量较多，左侧U形管中液面高

度差较大。

⑸若通电一段时间后，其中•个U形管中的液面高度几乎不变，原因可能是装置漏气，

(3)[6]⑺某同学利用丙装置改做“比较水和煤油比热容的大小〃的实验，则他们应将其中一

个烧瓶中的煤油换成质量和初温相等的水，并使甲、乙两烧瓶中金属丝的电阻相等，此实验

中水和煤油吸热的多少是通过加热时间来反映的，加热时间越长，产生的热量越多。

现困缚5

一、单选题

1.下列说法中错误的是•：)

A.电流通过导体，导体会发热的现象叫做电流的热效应

B.将两只相同的“220V40W〃的灯泡串联接入家庭电路，两只灯泡总电功率为80W

C.当导体电阻不变时，道过导体的电流与导体两端的电压成正比

D.把一个100Q的电阻和1Q的电阻并联，并联后的总电阻小于1Q

【答案】B

【详解】A.电流通过电阻时，在电阻上消耗的电能转化为热能，这种现象称为电流的热效

应，故A正确，不符合题意；

B.串联电路总电压等于各部分电压之和，将两只相同的“220V40W〃的灯泡串联接入家庭电

路，由于两个灯泡串联时，它们两端的电压将低于其额定电压，而不能正常工作，每个灯泡

的实际功率均小于额定功率40W,所以串联后的总功率小于80W,故B错误，符合题意；

C.当导体电阻不变时，根据欧姆定律

通过导体的电流与导体两湍的电压成正比，故C正确，不符合题意；

D.并联电路总电阻小于任一支路的电阻，把一个100。的电阻和1。的电阻并联，并联后的

总电阻小于1Q，故D正确，不符合题意。

故选Bo

2.将规格都是“220V,180W〃的一台电冰箱、一台电风扇和一床电热毯，分别接入同一家庭

电路中，若通电时间相同，则关于这三个用电器，下列说法正确的是（）

A.均能将电能全部转化为内能

B.甩阻相等

C.消耗的电能一样多

D.产生的热量相等

【答案】C

【详解】A.电冰箱与电风扇工作时，主要把电能转化为机械能，产生的热量很少，电热毯

工作时电热丝产生热量，把电能全部转化为热量，故A错误；

B.三种用电器工作时，能量转化不同，则电阻丝的温度不同，其阻值可能不同，故B错误；

C.三种用电器正常工作时，实际功率相同，都等于额定功率，通电时间相同，根据

可知消耗的电能相同，故C正确；

D.由于三种用电器工作时能最转化的形式不同，所以产生的热最不相等，故D错误。

故选C。

3.探究“电流通过导体时产生热量的多少跟什么因素有关〃的实验如图甲和乙所示，两透明

容器中密封着等量的空气，两容器中的电阻丝串联起来连接到电源两端，通电一段时间后，

U形管中液面高度的变化反映密闭空气温度的变化。下列说法正确的是（）

A.该实验装置是利用U形管中液体的热胀冷缩来反映电阻丝放出热量的多少

B.图甲和图乙都可以探究电流通过导体产生的热量与通电时间的关系

C.图乙的装置是在探究电流通过导体产生的热量与电流的关系，其中右侧容器内的电阻阻

值可以为10Q

D.图甲中通电相同时间后，两U形管的液面高度差之比为2（31

【答案】B

【详解】A.U形管内液面高度变化是由容器内气体受热膨胀引起的，故A错误；

B.分析两图可知，要探究电流通过导体产生热量跟通电时间的关系，应保证通过电阻丝的

电流和电阻大小均相同，而只改变通电时间，因此均可以改变通电时间而单独研究甲图或乙

图的其中一侧，故B正确；

C.乙实验是研究电流产生的热量与电流的关系，通过它们的电流不同、通电时间和电阻都

要相同，右边容器中的电阻要等于左边容器中的电阻50,故C错误；

D.由串联电路电流处处相等，同时结合。=尸用计算甲图中两电阻产生的热量之比

PR4/Q/2R右f=5Q团100=1（32

而产生的热量加热气体，使气体受热膨胀，从而引起U形管内液面高度变化，由此可知U

形管内液面高度差之比为热量之比即为102,故D错误。

故选Bo

4.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幻和&,且密封着等量的空气。将该装置接入电路进行实验，

下列说法正确的是（）

A.若R/和R2阻值不相等，则可以探究电流通过导体产生的热量与电阻的关系

B.通电一段时间，两个透明容器中空气内能增大是通过做功的方式改变的

C.若Q和R2阻值相等，则可以探究电流通过导体产生的热量与电流的关系

D.U形管液面高度变化是因为U形管中液体吸收热量受热膨胀造成的

【答案】C

【详解】A.探究电流通过导体产生的热量与电阻的关系，要控制电流和通电时间相同：上

图中，右侧两电阻并联后再与左侧电阻串联，容器内两电阻大小相等，根据并联和串联电路

电流的规律，通过左侧容翳中电阻的电流大于通过右侧容器中电阻的电流，故不能探究电流

通过导体产生的热量与电阻的关系，故A错误；

B.电流通过电阻丝时，电流会做功，电能转化为内能，使得电阻丝的内能变大，空气会吸

收电阻丝的热量温度升高，空气内能增大通过热传递的方式改变的，故B错误；

C.若R/和冷阻值相等，结合A,因通过两容器内的电沆不同，通电时间相同，则可以探究

电流通过导体产生的热量与电流的关系，故C正确；

D.U形管液面高度变化是从电阻丝放热，容器内空气吸收热量膨胀造成的，故D错误。

故选C。

5.如图甲是小灯泡L和电阻R的/-U图象，将小灯泡L和电阻R接入图乙所示的电路中，

只闭合开关立时，小灯泡L的实际功率为1W,下列说法正确的是（）

A.只闭合开关Si时.，小灯泡L的电阻为40Q

B.再闭合开关S2后，在Imin内电阻R产生的热量为2.4J

C.再闭合开关S2后，电路总功率为1.5W

D.再闭合开关S2后，电流表示数增加0.2A

【答案】D

【详解】A.只闭合开关Sl时，电路为L的简单电路，由图象可知，当”=2V、/.0.5A时,

灯泡的实际功率

尸『U〃L2VXO.5A=1W

则电源电压

U=U.2V

电流表示数为0.5A,小灯泡L的电阻为

故A错误；

BCD.再闭合开关S2时，L与R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，所以电阻〃两端的电压

UR=U=2V

由图象可知，通过R的电流/“0.2A,在lmin内电阻H产生的热量

W=U〃W=2VxO.2Ax60s=24J

因并联电路中各支路独立工作、互不影响，所以电流表示数增加了0.2A,因并联电路中干

路电流等于各支路电流之和，所以干路电流

/=//+/R=0.5A+0.2A=0.7A

电路的总功率

P=t//=2VxO.7A=1.4W

故BC错误，D正确。

故选Do

6.如图所示的电路电源电压恒为3V,闭合开关S,电流表Ai示数为0.5A,A2示数为03A。

则（）

A.通过Q和R2的电流之比是5：3

B.R/和&的阻值之比是3：2

C.在5min的时间内C消耗的电能是180J

D.电阻Rz的电功率是1.5W

【答案】C

【详解】闭合开关，两电组并联，电流表4测量干路电流，电流表A2测量通过Ri的电流。

A.电流表Ai示数为0.5A,A2示数为0.3A,故通过Q的电流为〃=0.3A,根据并联电路的

电流特点可知通过后的电流为

通过Q和R2的电流之比

故A错误：

故B错误；

C.在5min的时间内&消耗的电能等于电流做的功，为

故C正确；

D.根据尸=U/可知电阻R的功率

故D错误。

故选C。

7.如图所示是“探究电流通过导体时产生热量的多少与哪些因素有关”的实睑装置。两个透

明容器中密封着等量的空气，下列说法错误的是（）

A.本实验利用了转换法，将电流通过电阻产生热量的多少转换成U形管液面高度差的变化

B.利用任意一个容器中的电阻都可以探究电流通过电阻产生的热量与时间的关系

C.图甲中，通电一段时间后左右两边容器内电阻产生的热量之比是1：2

D.图乙所示装置中，通电一段时间后两容错内电阻产生的热量之比为2：1

【答案】D

【详解】A.本实验中电流通过导体时产生热量的多少不能直接看出来，实验利用U形管液

面高度差的变化来反映电流通过电阻产生热量的多少，这是转换法，故A正确，不符合题

意；

B.任意一个容器中的电阻一定，通过的电流一定，改变通电时间，就可以探究电流通过电

阻产生的热量与时间的关系，故B正确，不符合题意；

故选D。

A.甲图中，左右两电阻发热量之比为2：1

B.甲图中，两电阻串联上要是为了保证通电时间相同

C.乙图中，左右两电阻发热量之比为4：1

D.乙图中，若将右侧容器上面的电阻拆除，右侧发热电阻的发热最变为原来的4倍

【答案】C

【分析】（1）电流产生的热量与电阻成正比、与电流表的平方成正比、与通电时间成正比；

⑵根据串并联电路电流的特点分析作用两侧的电流关系，根据焦耳定律得出比值；

⑶若将右侧容器上面的电阻拆除，则该电路为串联电路，据此判定热量的大小。

【详解】AB.由图甲可知，两个电阻串联接入电路中，根据甲联电路的特点可知，通过两

个电阻的电流是相同的，通电时间也相同；在电流和通电时间相同时，电流产生的热量与电

阻成正比，电阻之比为

所以左右两电阻发热量之比为2:1,故AB错误；

D.乙图中，拆除前，由串并电路的电阻特点可知，电路总电阻

电路中电流

通过右侧电阻的电流为

拆除后，为串联电路，电珞中电流

右侧发热电阻的发热量变为原来的2.25倍，故D错误。

故选C。

—、实

9.为了探究影响电热的因素，小伟先设计了如图所示电路，烧瓶中盛有一定质量的煤油，

Ri/i>R乙。

（1）为了在较短的时间内达到明显的实验效果，选用煤油而不用水，主要是由于：;

（2）通电一段时间后，比较两烧瓶（选填“温度计的示数”或“加热时间”），则可以

探究出电热与的关系。观察发现甲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；

（3）本实验通过以两金属丝串联的方式，控制和相同；还因为导体产生的热

量不易直接观察，便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煤油的、相同；

【答案】煤油的比热容比水小温度计的示数电阻大小大电流

通电时间煤油吸热后温度的变化质量初温

（2）⑵根据转换法，加热时间是相同的，比较两烧瓶中温度计的示数来比较产生的热量多

少。

[3][4]图中两电阻丝串联，根据串联各处的电流相等（通电时间相同），故可以探究出电热

与电阻大小的关系；观察发现甲烧瓶中温度计的示数大，表明其它条件相同时，导体的电阻

越大，产生的热量越多。

（3）[5]⑹本实验通过以西金属丝串联的方式，根据串联各处的电流相等可知，控制电流和

通电时间相同。

⑺⑻[9]因为导体产生的热量不易直接观察，把导体产生热量的多少转换为煤油吸热后温度

的变化;为了保证这种转换的科学性，实验中还应采取的措施是控制煤油的质量、初温相同。

10.小明在探究“电流产生的热量与哪些因素有关"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。已知装置的密封性能良好。

（1）利用甲装置可探究电流产生的热量与的关系，通电一段时间后，与

（选填"左”或"右〃）侧容器相连的U形管中液面的高度差较大。

（2）乙装置中的电阻尺'的作用主要是使电阻R/和R2中的电流（选填“相等〃

或“不相等〃），为了使实验现象更明显，可以将以换成阻值（选填"更大”或“更

小"）的电阻。

（3）通过观察乙装置中的现象可得出结论:在电阻和通电时间相同时，电流越，

导体产生的热量越多。

（4）乙装置中，如果R3断路，在通电时间相同时，与处没有断路时相比较，左侧U形管

中液面的高度差将，右侧U形管中液面的高度差将。（均选填"变

大”、"变小"或“不变〃）

【答案】电阻右不相等更小的大变小变大

【详解】（1）[1]⑵在甲装置中，将容器中的电阻丝串联起来接到电源两端，通过它们的电

流/与通电时间/相同，探究导体产生的热量与电阻的关系；甲实验两电阻丝串联，则通过

电阻丝的电流和通电时间相同，右侧电阻阻值大，由焦耳定律Q=/2.可知，右侧电阻丝产

生热量多：则右侧容器内空气吸收的热量多，右侧容器中U形管中液面的高度差大。

（2）[3][4]图乙的装置在实验中，右侧容器的外部，将一个完全相同的电阻和这个容器内的

电阻并联，再接入原电路，使通过左边容器中电阻的电流与通过右边容器中电阻的电流不同，

可以探究电流产生的热量与通过导体的电流大小的关系；为了使实验现象更明显，可以将

R3的阻值换成更小的，这样分流更多，R/和心发热多少对比更明显。

（3）⑸图乙的装置在实验中电阻相同，左边容器中通过电阻的电流大，乙装置中的现象左

边液柱更高，可得出结论：在电阻和通电时间相同时，电流越大，导体产生的热量越多；

（4）[6]⑺在乙实验中，电阻以断路后，电路中的总电阻变大，在电源电压一定时，根据

欧姆定律可知，电路中的电流变小，即通过处的电流变小，根据焦耳定律可知，在相同的

时间内，电阻勺产生的热量变小，左侧U形管中液面的高度差的变小；通过&中的电流变

大，因此右侧U形管中液面的高度差将变大。

三、填空题

11.如图所示，电源电压保持不变，R=10Q，闭合开关S,开关So拨至〃时电压表示数是拨

至b时的3倍，则型=Q；若电源电压为3V,当开关So拨至〃时，R2在lOmin

内产生的热量是Jo

【答案】20120

【详解】⑴设电源电压为U,闭合开关S,开关％拨至5时，两电阻串联，电压表测R/两

端的电压；闭合开关S，开关So拨至。时，两电阻串联，电压表测电源的电压，因串联电路

中总电用等于各分电压之和,且开关S。拨至〃时电并表示数是按至〃时的3倍，所以.两

电阻两端的电压之比为

因串联电路电流处处相等，因此根据欧姆定律可得，两电阻的阻值之比为

则上的阻值为

⑵若电源电压为3V,当开关So拨至〃时，因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，所以电

路中的电流为

R2在lOmin内产生的热量是

12.电热饮水机通过机内温控开关5进行自动控制，实现加热和保温两种功能。电路原理如

图乙所示。电源电压恒为220V,当开关S接。时，电路处于加热状态，电流为5A,此时该

饮水机加热功率为W；该饮水机在加热状态工作100s,产生的热量为J：

当开关S接〃时，电路处于保温状态，消耗的功率为44W,则保温状态下，电阻凡两端电

压为Vo

【详解】⑴由图可知，当开关S接〃时，只有修接入电路中，电路处于加热状态，饮水机

加热功率为

⑵根据题意可知，该饮水机在加热状态工作100s,产生的热量为

13.电饭煲工作时通常有两种工作状态：一种是加热状态，另一种是保温状态，如图是电饭

煲的工作电路图，其中型是加热用的电阻，则当自动开关处于状态时（选填〃断开〃

或“闭合”），电饭煲处于加热状态；若电饭煲在保温状态时R2的电功率是加热状态时的电

功率的,，则R/:R2=_____O

4

⑵因为尸=内?,且

即

解得

电源的电压不变，故

解得

-2=1：1

14.现有两个定值电阻尺和改,分别标有“10V0.5A"和"5V1A〃的字样，将它们串联接在同

一电路中，则电路两端允许接入的最大电压是V,当它们工作时间相同时，电阻R/

和心上产生的热量之比Q：Qz-。

【答案】12.54：1

【详解】［1］电阻R/、&的阻值分别为

将Q和&串联在电路中时，电路允许通过的最大电流为0.5A,电路中的总电阻

R=R/+R2=20Q+5Q=25Q

那么电路两端允许接入的最大电压

U=/R=0.5AX25Q=12.5V

⑵据。放知，当两个电阻串联在电路中，通电时间相同时，两个电阻产生的热量之比等

于两电阻之比，为

Q：Q2=RI：R2=20Q：5Q=4：1

15.如图所示，当开关S断开，甲、乙两表均为电流表，若两表示数之比/仆1^=1：4,Ri：

R2=;当开关S闭合，甲、乙两表均为电压表时，则两表示数之比U/：U片；

相同时间内修、心产生的热量之比Q