焦耳定律练习及解析

18.4焦耳定律

解题要点梳理：

电功与电热

公式Q=|2Rt普遍适用于电热的求解；公式W=Ult普遍适用于电功的求解。

纯电阻电路中：W^Q帼Pt=U呼㈢2Rt

非纯电阻电路中：W>Q,消耗的电能：W=Pt=Ult,产生的热量：Q=l2Rt»

基础巩固

1.（2022•内蒙古,乌拉特前旗第三中学九年级期末）下列电学知识叙述正确的是（）

A.由欧姆定律变形公式可知，导体两端的电压为零时，因为没有电流通过，所以导体电阻为零

B.电流通过导体产生的热量跟导体的电流成正比，跟导体的电阻成正比，跟通电时间成正比

C.电功率是描述电流做功多少的物理量

D.导体电阻的大小，可以用它两端的电压与通过它的电流的比值来表示

【答案】D

【详解】A.电阻是导体本身所具有的性质，与通过它的电流、它两端的电压无关，导体两端的电压为

零时，电流为零，但导体电阻不为零，故A错误；B.由焦耳定律知，电流通过导体产生的热量与导体

中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，故B错误；C.电功率是描述电流

做功快慢的物理量，故C错误；D.在物理学中，导体的电阻等于两端的电压与通过的电流的比值，故

D正确。故选D。

2.（2022・江苏•无锡市河埒中学二模）如图是"探究电流通过导体时产生的热量跟什么因素有关"的实验

装置。"及、%的阻值均为10Q，两个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。下列说法正确的是（）

A.该实验装置U型管液面高度变化是液体热胀冷缩的缘故

B.通电一段时间后，左侧U形管中液面的高度差比右侧的小

C.图中实验是为了探究电流通过导体产生的热量与电阻的关系

D.若将图中Rj也放入右侧密闭容器里，可探究电流产生的热量与电阻的关系

【答案】D

【详解】A.该实验装置U型管液面高度变化是空气热胀冷缩的缘故，故A错误；B.由°=广用可知，

左边容器中电阻的电流大于右边容器中电阻的电流，容器中的电阻产生的热量多，温度升得较快；因

此通电一段时间后，左侧U形管中液面的高度差更大，故B错误；C.装置中一个10。的电阻与两个

10Q的电阻并联后再串联，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//,=/*,两个：L0C的电阻并联，根据并联电路的电流特点知乙=乙+/2,两电阻阻值相等，则

支路中电流相等，/尸/2,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；两容器中电阻丝的

阻值相等，但通过它们的电流不同，这是探究电流产生的热量与电流的关系，故C错误；D.若将右侧

的两个电阻并联都放入容器中，把右侧的电阻看作一个整体，由并联电路的电阻关系可知，其电阻为

10Qxl=5Q,此时左侧电阻和右侧电阻是串联的，则电流和通电时间都是相同的，可以探究电流产生

的热量与电阻的关系，故D正确。

3.（2022・全国•九年级课时练习）如图所示的用电器中，利用电流热效应的是（)

【答案】B

【详解】电流通过导体时电能转化为内能，这种现象叫做电流的热效应。抽油烟机和洗衣机工作时主

要是把电能转化为机械能，电视机工作时主要将电能转化为光能和声能，只有电饼铛是把电能转化为

内能，是利用电流的热效应，故ACD不符合题意，B符合题意。故选B.

4.（2022•陕西咸阳•九年级期末）电炉工作时，电炉丝热得发红，而导线几乎不发热，这是因为电炉丝

通过导线接到电路里，通过电炉丝和导线的电流大小，由于电炉丝的电阻比导线的电阻

（选填"大"或"小”），导致电炉丝产生的热量比导线产生的热量______（选填"多"或"少。

【答案】相等大多

【详解】电炉丝和导线串联，通过的电流相同，电炉丝的电阻比导线的电阻大，根据。=/用可知，在

相同时间内，电炉丝产生的热量多，故电炉丝热得发红，而导线几乎不发热。

5.（2022・全国•九年级期中）入冬以来，越来越多的家庭开始使用电热取暖器。如图甲所示，这款电热

取暖器有高温挡和低温挡两个挡位，额定电压为220V,高温挡的功率为2200W,简化电路如图乙所示,

Q的阻值为48.4。。

（1）该电热取暖器是利用电流的效应工作的；当Si和S2同时闭合时，电热取暧器处于挡;

（2）电热取暖器处于低温挡时通过电阻R/的电流为,电热取暧器处于低温挡时的功率为；

（除不尽保留一位小数）

（3）在额定电压下，使用高温挡连续工作3h,电热取暖器产生的热量为。

【答案】热高温4.5A1000W2.376xlO7J

【详解】（1）电流通过电阻丝时，会产生热量，将电能转化为内能，故电热取暖器是利用电流的热效

应工作的。当S1和S?同时闭合时，两个也热丝并联接入电路中，根据并联电路的电阻关系可知，此时

P=—

电路中的总电阻是最小的，根据R,可知，在电压一定时，电路消耗的功率最大，电热取暖器处

于高温挡。

/=£=220V^45A

（2）Si闭合、S2断开时，只有灯接入电路，此时为低温挡。通过电阻丝灯的电流'R'48.4。

U2(220V)2

々氏=—=-----=1000W

低温挡的功率R48.40

(3)电热取暖器产生的热量Q=W=P“"=2200WX3X3600S=2.376X107J

6.（2022・全国•九年级单元测试）如图所示，物理实验小组探究"电流通过导体产生热的多少与什么因素

有关”的实验装置。两个透明容器中封闭着等量的空气，且都有一段电阻丝。将透明容器与U形管相连,

接入电路。

（1）实验中通过观察的变化反映电流通过导体产生热量的多少。

（2）图甲是探究在通电时间相同和相同的情况下，导体产生的热量与大小是否与有关的

装置。

（3）电流表的示数由图乙所示，在这种情况下，右侧容器中定值电阻在10s内产生的热量是Jo

（4）某实验小组发现通电一段时间后，其中一个U形管中的液面高度几乎不变，发生此现象的原因可

能是o

【答案】U形管液面高度差电流电阻400装置的气密性不好

【详解】（1）电流通过导体产生热量的多少不能直接观察，但容器内空气温度的变化可以通过U形管

液面高度差的变化来反映，这种研究方法叫转换法。（2）图甲两电阻串联接入电路，串联电路各处电

流相等，可知通过两电阻的电流相等，通电时间相同，电阻大小不同，所以探究的是导体产生的热量

与电阻大小是否有关。（3）由图可知，电流表选择的是3A量程，对应的分度值是0.1A,电流表示

数为2A；右侧容器中定值电阻在10s内产生的热量是Q=/2放=（2A）2xl0Cxl0s=400J（4）通电一段时

间后，其中一个U形管中的液面高度几乎不变，说明与此相连的容器可能漏气，导致热量向外散失。

7.（2022・湖北襄阳•中考真题）在如图所示电路中，电源电压不变，/?/=10Q,/?2=5QO

（1）当只闭合开关S2,断开％、S3时，电流表的示数为0.4A,求电源电压；

（2）当闭合开关Si、S3，断开S2时;求通电10s内电阻R,产生的热量。

【答案】⑴6V；（2）36J

【详解】解：（1）已知=R?=5。，当只闭合开关S2,断开Si、S3时，R/和&串联，则

2?总=6+旦=10。+5。=15。，当电流表的示数为0.4A,电源电压为U=/R总=0.4Axl5C=6V；

（2）当闭合开关Si、S3,断开S2时，8和心并联，因为U=6V,R/=10C,那么通过Q的电流

4=J"=H肃6A，通电10s内电阻R/产生的热量Q=/：隼=（06A）2X10CX10S=36J。

/I।JLU

答：（1）电源电压为6V：（2）通电10s内电阻R/产生的热量为36J。

8.（2022・全国•九年级课时练习）甲图是一种由酒精气体传感器制成的呼气酒精测试仪，其原理如乙图

所示：定值电阻R?=40Q,电源电压U=12V,其中以为酒精传感器，其阻值随酒精浓度增大而减小，部

分对应关系如下表所示，求：

酒精浓度mg/mL00.20.40.60.8

R//C8060402010

（1）检测者未喝酒时，通过Q的电流。

（2）某次检测中，电压表示数为4V,凡在0.5s内产生的热量。

（3）电压表示数为4V时，是否属于酒驾？（酒驾标准为：0.2mg/k酒精气体浓度40.8mg/mL）

【答案】（1）0.1A；（2）0.8J；（3）是

【详解】解：（1）由图像可知，当被检测者未喝酒时，即酒精气体的浓度为0时;4的电阻为80Q,

U_12V_0/A

通过Q的电流飞+&800+40Q

（2）由电路图可知，传感器以和定值电阻&串联，电压表测传感器Q两端的电压；当电压表示数为

4V,由串联电路电压的规律知，定值电阻及两端的电压S=U-a=12V-4V=8V,此时电路的电流为

1=~zr=0-2A,后在0.5s内产生的热量3=产R,t=（0.2A）2x40Qx0.5s=0.8J；

K、4US.2

（3）电压表示数为4V时，由/=g得,酒精传感器的电阻居=导=怒=20。，由表格数据可知，

AI0.2A

被检测者的酒精气体浓度为0.6mg/mL,在0.2mg/L4酒精气体浓度40.8mg/mL之间，所以属于酒驾。

答：（1）检测者未喝酒时，通过Q的电流为0.1A；（2）某次检测中，电压表示数为4V,&在0.5s

内产生的热量为0.8J；（3）电压表示数为4V时;是属于酒驾。

能力提升

9.（2022•贵州铜仁•中考真题）如图所示，电源电压12V保持不变，小灯泡标有"4V1.6W”字样（灯丝

电阻不受温度影响），滑动变阻器标有"50。1A"字样，电流表量程为0~0.6A,电压表量程为0~15V；

闭合开关，保证各元件不损坏，下列选项正确的是（）

A.移动滑动变阻器滑片，小灯泡可能正常发光

B.电路中消耗的最大功率为4.8W

C.滑动变阻器两端电压变化范围为9~10V

D.当滑动变阻器滑片P置于b端时，滑动变阻器通电lmin产生的热量为140J

【答案】AB

【详解】A.小灯泡的额定电压为4V,电源电压为12V,滑动变阻器与小灯泡串联，调节滑动变阻器可

4=^=L6W=04A

以改变小灯泡两端的电压，小灯泡正常发光时的电流4V,当小灯泡正常发光时，滑

降="=aTV=20Q<50Q

动变阻器接入电路中的阻值.64A,当移动滑动变阻器的滑片，让其接入电

路中的电阻为20。时，小灯泡正常发光，故A正确；B.当灯泡正常发光时电路中电流最大，则电路中

消耗的功率最大，为％=/°源：=°4A*12V=4.8W,故B正确；c当灯泡正常发光时，则滑动变阻器

&=a=^_=1℃

两端电压最小为8V。灯泡电阻为404A,当滑动变阻器接入电路中的阻值最大时，其两

U总U滑m=U滑m

端电压最大，根据串联电路特点可得8层碗，解得“捌=10丫，则滑动变阻器两端电压最大

为10V；变化范围为8~10V,故C错误；D.当滑动变阻器滑片P置于〃端时，滑动变阻器阻值为

0=91=（1°.）xlx60s=120J

R济“,=50Q,可知，滑动变阻器通电lmin产生的热量为时,，50c,故D错误。

故选ABo

10.（2022•河北承德•九年级期末）如图是一个电加热器的工作原理图，其中&和&是阻值不变的发热

电阻；下表是它的部分参数。当电加热器正常工作时，下列说法正确的是（）

额定电压220V

额定加热功率990W

额定保温功率now

A.只闭合开关S,加热器的功率为990W

B.开关S闭合，S|由断开到闭合，电路中电流变大，&的功率变大

C.加热器在保温状态下工作5min,产生3.3x10」的热量

D.电阻与与&的阻值之比为1:8

【答案】BC

【详解】A.只闭合开关S,两电阻串联，电阻较大，根据尸=竺知，在电压一定时，电功率较小，

R

加热器处于保温状态，则此时加热器的功率为MOW,故A错误；B.开关S闭合，S1断开时，两电阻

串联，S|闭合时，电阻凡被短路，只有电阻&工作，电阻减小，根据/=乡知，电路的电流增大，&的

A

电阻不变，根据尸=尸&知&的功率变大，故B正确；C.加热器在保温状态下工作5min产生的热量

TJ2[J2

。=卬=/温t=ll°Wx5x60s=3.3xl（）4j故c正确；D.因为为热=k，%温=高方,且4热=990W,

展L"OW,所以之热：嗫温=（：^^=990W:110W,即8£=；,解得凡：&=8:1,故D错误。

A2AJ4-A2〜1

故选BC。

11.（2022•河北承德•九年级期末）图甲是小灯泡L和电阻R的/—U图像。将小灯泡L和电阻R接入

图乙所示的电路中，只闭合Si时，电流表的示数为0.5A。电源两端电压保持不变，下列说法中正确的

是（）

甲乙

A.只闭合M时，小灯泡L的电阻为2Q

B.只闭合印时，小灯泡L的功率为2W

C.再闭合之后，电路总功率的增加量为2.8W

D.再闭合S?后，在Imin内电阻R产生的热量为48J

【答案】BD

【详解】AB.只闭合号时，电路为灯泡L的简单电路，电流表测电路中的电流，由图甲可知，此时灯

IJ774V

泡两端的电压UL=4V,由/=。，可得，小灯泡L的电阻&=十===8。，小灯泡L的功率

6=UJL=4VXO.5=2W,故A错误，B正确；CD.再闭合S?后，灯泡L与电阻R并联，电流表测干

路电流，因并联电路中各支路独立工作、互不影响，所以，通过小灯泡L的电流不变，因并联电路中

各支路两端的电压相等，所以，电阻R两端的电压〃=%=4V,由图甲可知，通过电阻R的电流

〃=0.2A,则电路总功率的增加量APM&MUJLWXO.2A=0.8W,Imin内电阻R产生的热量

0<=%=加=。8亚*60s=48J,故C错误，D正确。故选BD。

12.（2022•全国•九年级课时练习）一个家用电火锅，电路如图所示,已知R/=88Q,&=44。,那么它

有个温度挡：当只闭合开关Si时，它处于______温挡；它的中温挡的功率是W；若它在

高温挡工作10s,能放出J热量；若电火锅放出4.2xlO5J的热量，可将质量为2kg、初温为20℃

的水加热到℃o（