焦耳定律复习题及解析

*8.1.4焦耳定律

一、单选题

1.如图所示的用电器中，利用电流热效应的是（

电饼铛

D.J洗衣机

【解析】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。

2.规格相同的用电器，它们正常工作时、相同时间内产生热量最多的是（）

A.电冰箱B.电脑C.电风扇D.电烙铁

【答案】D

【解析】四个电器功率一样，正常工作相同时间，由卬=用可知它们消耗的电能一样。

A.电冰箱工作时主要把电能转化为机械能，故A不符合题意；

B.电视机工作时主要把电能转化为光能、声能等，产生的热量较少，故B不符合题意；

C.电风扇工作时把电能主要转化为机械能，产生的热量较少，故C不符合题意：

D.电烙铁工作时把电能全部转化为内能，全部用来产生热量，产生的热量较多，故D符合题意。

故选D。

3.下列事例，属于防止电流热效应产生危害的是（）

A.电饭煲做米饭B.电暖器取暖

C.电熨斗熨衣服D.电脑办公时微型风扇工作

【答案】D

【解析】ABC.电饭煲、电暖器、电熨斗都是利用电流的热效应制成的加热设备，工作时将电能转化为内

能，都属于利用电流的热效应，故ABC不符合题意；

D.电脑办公时微型风扇工作，可给电脑降温，是为了防止电热产生危害，故D符合题意。

故选D。

4.两个电阻并联，电阻之比是2:1,则相同时间内产生的热量之比为（）

A.2:1B.1:2C.1:1D.4:1

【答案】B

【解析】由并联电路的电压特点可知，两电阻两端电压a=K=U，由。可得相同时间内电流通过两

R

电阻产生热量比

。2口H2

故B符合题意，ACD不符合题意。

故选B。

5.如图所示，阻值为R的电阻丝，用四种方法分别接在电压为U或2U的电源上。闭合开关后，在相同时

间内虚线框里的电阻丝产生的总热量最多的是（）

-WWWVW-

R

WWWWV

R

n^WVVWA/V-^VVWAAAAr--1

RRR

।_____________________I-------WWWWV—

2U2U.

D.

【答案】D

【解析】因为串联电路中电阻等于各分电阻之和，并联电路中总电阻的倒数等于各分电阻倒数之和，所以

两电阻串联时电路中的总电阻最大，两电阻并联时电路中的总电阻最小，根据

u2

Q=w=­t

lfiK

为使电阻丝在相同时间内产生的总热量最多，电压应接2U,电路总电阻应最小，使两电阻并联，故D符合

题意，ABC不符合题意。

故选D。

6.在探究“电流通过导体产生的热量与哪些因素有关'’的实验中，某同学采用了如图所示的实验装置（两个

透明容器中封闭着等量的空气）。下列说法正确的是（）

①该装置能探究电流通过导体产生的热量与电阻的关系

②U形管中液面高度的变化反映电阻丝产生热量的多少

③实验过程中要保持两根电阻丝两端电压相等

©5Q电阻丝中的电流比10Q电阻丝中的电流大

A.只有①②B.只有③④C.只有①③D.只有②④

【答案】A

【解析】①由图可知，两阻值不同的电阻丝串联，通过两电阻丝的电流相同，探究的电流通过导体产生热

量跟导体的电阻是否有关，故①符合题意；

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，故②符合题意；

③由焦耳定律。=尸用可知，实验过程中，需要控制电流相同，不需要控制电压相同，故③不符合题意；

④由图可知，两阻值不同的电阻丝串联，通过电阻丝的电流与通电时间相同，故④不符合题意；

综上分析可知，A正确，BCD错误。

故选Ao

7.如图所示，电源电压保持不变。闭合开关S,当滑片P置于滑动变阻器的中点时，电压表的示数为4V；

当滑片置于滑动变阻器的匕端时，电压表的示数变化了2V,此后100s内定值电阻R/产生的热量为200J。

下列结果正确的是（）

A.电源电压为10V

B.R/的阻值为18C

C.滑动变阻器R的最大阻值为9c

D.4先后两次消耗的电功率之比4：3

【答案】B

【解析】ABC.由电路图可知R和Q串联，电压表测滑动变阻器K两端的电压；设滑动变阻器的最大阻值

为R,即当滑片置于滑动变阻器的b端时，其阻值为R当滑片P置于滑动变阻器的中点时，其阻值为JR；

由题意可知，当滑片置于滑动变阻器的中点时，电压表示数为4V,即UR=4V,由欧姆定律可得此时电流

为

/=4=处=空

-R-R口

22

当滑片置于滑动变阻器的〃端时，电压表的示数变化了2V,即

U/=UR+2V=4V+2V=6V

由欧姆定律可得此时电流为

,U'6V

A=-^R-=—

2RR

则前后两次的电流之比为

,f8V6V4

1-RR3

滑片置于滑动变阻器的中点时，由电阻的串联和欧姆定律可得电源电压为

滑片置于滑动变阻器的人端时，同理可得电源电压为

[/=///?,+7?)

因电源电压不变，联立①②③解得N=R

当滑片置于滑动变阻器的8端时，变阻器的最大电阻和以串联，且二者的阻值相等

「6V

由串联分压的规律可知，此时R,的电压

U；=UR'=6V

则电源电压

U=U；+UR'=6V+6V=12V

故A错误;

[j2

此时100s内定值电阻处产生的热量为200J,由。=W=3f可得R/的阻值

«=必21/=里匚x100s=18C

1Q200J

则滑动变阻器R的最大阻值也为18C,故BiE确；C错误；

D.当滑片P置于滑动变阻器的中点时，幻消耗的电功率为

当滑片P置于滑动变阻器的。端时，Q消耗的电功率为

PER

则幻先后两次消耗的电功率之比为

4

£/泳⑷3

故D错误。

故选B»

8.如图所示的电路中，电源电压恒为4.5V,滑动变阻器的规格为“10C；1A"，灯泡上标有“2.5V；1.25W”

字样。闭合开关S后调节滑动变阻器的滑片，在保证各元件安全的情况下，下列说法中正确的是（）

L

5

A.小灯泡L正常发光时的电阻为2c

B.小灯泡L正常发光时，电压表V2示数为2.5V

C.向右移动滑片时，电压表V2与电流表A的示数之比不变

D.让小灯泡L正常发光2min,滑动变阻器产生的电热为120J

【答案】D

【解析】由图示知，灯泡和滑动变阻器串联在电路中，电压表V1测小灯泡两端的电压，V2测变阻器两端的

电压，电流表测电路中的电流。

A.由题意知，灯泡正常发光时的电阻

故A错误:

B.小灯泡正常发光时，两端电压为2.5V,则滑动变阻器两端的电压，即V2的示数

U2=U-U,f-4.5V-2.5V=2V

故B错误;

C.电压表V2示数与电流表A的示数之比为变阻器接入电路的阻值，滑片向右移动时，变阻器接入电路的

阻值变小，所以比值变小，故C错误;

D.小灯泡正常发光时，电路中的电流

此时，滑动变阻器产生的电热

2=t/,/r=2Vx0.5Ax2x60s=120J

故D正确。

故选Do

9.如图甲是小灯泡L和电阻&的/—U图象，将小灯泡L、电阻R,和电阻及接入图乙所示电路中，电

源电压恒定不变。只闭合开关Si时，小灯泡L的实际功率为0.2W；只闭合开关S3时，电路的总功率为1W。

下列说法正确的是（）

A.电源电压为5V

B.电阻R/的阻值为20。

C.所有开关都闭合，在15min内电路中产生的总热量为2400J

D.若将L和R/并联在4.5V的电源两端，L和R/消耗的电功率之比为2:3

【答案】C

【解析】A.由图甲可知，&的电流随电压的变化关系为一过原点的直线，定当K=2.5V时通过的电流

4=0.25A,则由/=二可得，心的阻值为

只闭合开关S3时，&HL串联，由图甲可知，当UL=L5V时通过的电流/L=0.25A,

因串联电路各处电流相等，所以

Z=/,=/L=0.25A

由于串联电路两端总电压等于各分电压之和，所以电源电压

U=L5V+2.5V=4V

此时电路的总功率

/>=[//=4Vx0.25A=1W

即电源的电压为4V,故A错误；

B.只闭合开关8时，R/h/L串联，由图甲可知，当UJ=1V时，通过的电流/J=0.2A,此时小灯泡L的

实际功率

PL=^/L7L'=1VX0.2A=0.2W

则R/两端电压

Ui=U-UJ=4V-1V=3V

Q的阻值

与=4=±-=15Q

故B错误；

C.所有开关都闭合时，电阻Q和电阻心并联，因并联电路中总电阻的倒数等于各分电阻倒数之和，所以,

电路的总电阻

R国J5CX10C

/?,+/?,15Q+I0Q

在15min内电路中产生的总热量

Q=W=4=*15x60s=2400J

R6。

故C正确;

D.L和幻并联在4.5V的电源两端时，由图甲可知，当U，=4.5V时，通过的电流（"=045A,此时通过此

的电流

因并联电路两端电压相等，所以L和幻消耗的电功率之比

£U'[J1045A_3

~P^~t/7,'-0.3A_2

故D错误。

故选C。

10.在综合实践活动课上，小明设计了如图甲所示的模拟调光灯电路，电源电压恒定，Q为定值电阻，闭

合开关S后，将滑动变阻器&的滑片P由最右端向左移动，直至灯泡L正常发光，此过程中，电流表A的

示数随两电压表Vi、V2（电压表V2未画出）示数变化关系图像如图乙所示.下列说法正确的是（）

①电源电压为4V

②滑动变阻器的滑片处于最右端的时候，定值电阻凡与灯泡L的电功率之比为1：1

③小灯泡正常发光时，定值电阻R/在Imin内产生的热量为1I.25J

④实验过程中，滑动变阻器接入电路的阻值范围为3〜35。

4Ri05iL5225335

甲乙

A.只有①②B.只有②④

C.只有②③④D.只有①②④

【答案】B

【解析】由电路图可知，闭合开关S后，灯泡、R/、&串联，电压表Vi测灯泡两端的电压，电流表测电路

中的电流，由题意可知，电压表V2未画出。

①因灯泡两端的电压越大时通过的电流越大，所以图乙中图线①是小灯泡的/-U图像，由图线②可知，电压

表V2的示数随电流表示数的增大而减小，所以电压表V2测滑动变阻器两端的电压或测定值电阻和滑动变

阻器两端的电压之和，因串联电路中各处的电流相等，且总电压等于各分电压之和，所以，由电流相等时

两电压表的示数之和不相等可知，电压表V2测滑动变阻器&两端的电压，即并联在滑动变阻器&两端；

当滑动变阻器的滑片处于最右端时，变阻器接入电路中的电阻最大，此时电路中的电流最小，由图乙可知,

灯泡两端的电压S=0.5V,变阻器&两端的电压S=3.5V,电路中的电流/=0.1A,则电源的电压

U=M+S+/R/=0.5V+3.5V+0.1AxR,①

当灯泡正常发光时，电路中的电流最大，由图乙可知，灯泡两端的电压U/=2.5V,变阻器色两端的电压

(72-0.75V,电路中的电流T=0.25A,则电源的电压

U=U/+U2'+/'R/=2.5V+0.75V+0.25AxR/②

由①②可得

Ri=5Cl,U=4.5V

故①错误；

②滑动变阻器的滑片处于最右端的时候，Q两端的电压

(//=//?/=0.IAx5Q=0.5V

则定值电阻以与灯泡L的电功率之比

PxUJ0.5V_1

瓦―用一心_0.5丫-1

故②正确；

③小灯泡正常发光时，定值电阻以在Imin内产生的热量

。尸〃R//=(0.25A)2x5Cx60s=18.75J

故③错误；

④当滑动变阻器的滑片处于最右端时，变阻器接入电路中的电阻最大，则变阻器最大阻值

当灯泡正常发光时，变阻器接入电路中的电阻最小，则

凡小=

”小10.25A

所以，为使灯泡能正常发光且安全，滑动变阻器接入电路的阻值范围为3〜35C,故④正确。

故选B。

二、填空题

11.一只电烙铁的额定电压是220V,额定功率是40W,则电烙铁正常工作时的电阻是Q,在额

定电压下通电lOmin产生__________J热量。

【答案】12102.4x104

【解析】［1］根据

可得它正常工作时的电阻

［2］在额定电压下

P=4=40W

则通电lOmin产生的热量

Q=W=Pt=40Wx600s=2.4X104J

12.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

【解析】I1H2H3］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。=八放可知，

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。

13.电炉在工作时能将电能转化为能。小明将一只旧电炉里断了的电热丝连接在一起，通电

后发热，时间不长电阻丝连接处又被烧断了，其原因是,有一只新的电炉，电炉丝的材质和

长度与旧电炉基本相同，但明显更粗一些，小明判断正常使用时，新电炉的功率比旧电炉的

（大/小/相同）。

【答案】内连接处电阻较大，在电流和通电时间相同时，接头处产生的热量多大

【解析】［11电炉在工作时，消耗电能，产生热量，将电能转化为内能。

⑵将断了的电热丝连接在一起，通电后，由于连接处电阻较大，由。=/用可知，串联电流相等，通电时

间相同，电阻越大，产生的热量越多，所以时间不长电阻丝连接处又被烧断了.

⑶导体电阻的大小与导体的材料、长度、横截面积有关，长度越长、横截面积越小，电阻越大。己知新旧

电炉丝的材质和长度与旧电炉基本相同，但明显更粗一些，所以新电炉丝电阻比旧电炉丝电阻小，又因为

新、旧两电炉丝的额定电压相等，由

可知，电阻小的功率大，因此新电炉丝的功率大。

14.如图是焦耳定律的实验装置，其中R/=5。，R2=/?3=10Q„只闭合吊可以探究电流产生热量与的

关系，若电路中的电流为0.1A,通电lOmin电阻以产生的热量为______J。闭合吊和S2,通过K/的电流是

&的2倍，左侧U形管内液柱的高度差比右侧更大，这说明（填“电流”或“电阻”）对产生热量多少

影响更大。

【答案】电阻30电流

【解析】口］只闭合Si,电阻R/、七串联，通过的电流相等，通电时间相等，根据。=八放，可以探究电流产

生热量与电阻大小的关系。

⑵若电路中的电流为0.1A,通电lOmin电阻R/产生的热量

2=/2/?Z=（0.1A）2X5QX10X60S=30J

［31闭合Si和S2,通过此的电流是&的2倍，即L=2/z.&=26左侧U形管内液柱的高度差比右侧更

大，即左侧电阻以产生的热量多，这说明电流对产生热量多少影响更大。

15.一个家用电火锅，电路如图所示，已知R/=88C,&=44C,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4.2x105J的热量，可将质量为2kg、初温为20℃的水加热到℃»（已知加热效率为60%）

220V

【答案】3低11001650050

【解析】［1］根据电路图可知，只闭合Si，电路为K的基本电路：只闭合S2，电路为金的基本电路，同时

闭合，、S2,Ri、R2并联；由

可知，电路由高、中、低三个温度挡。

[2]当只闭合开关，时，电路为R/的基本电路，由于勺>生，即此时电路电阻最大，111

可知，电路功率最小，电路为低温挡。

[3]因为并联电路中总电阻小于任何一个分电阻，所以闭合$、S?时，电路总电阻最小，山

5

可知，电路功率最大，电路为高温挡；则只闭合S2，电路处于中温挡，中温挡的功率

[]-(220V)2

—=1100W

中昆44C

⑷高温挡工作10s,能放出的热量

u2U2(220V)2

。放=w=4/=(—+一)xl0s=(----------+1100W)xl0s=l6500J

R、R)88c

[5]水吸收的热量

Q吸=^60%X4.2X105J=2.52x1O^J

由

Q吸=cm(t-to')

可得

/=区+r=-------2；52X1(>5J--------f20(=50℃

cm°4.2xlO3J/(kg-℃)x2kg

16.如图甲所示，把电阻R与灯L接在3V的电源上，电阻R与灯L的U-/图像如图乙所示。当S闭合时,

灯L的电阻为C,电路消耗的功率为W,通电2min电阻R产生的热量为

【解析】［1］当S闭合时，灯L与电阻并联在3V的电源上，故此时灯泡两端的电压为3V,通过乙图可知,

此时灯泡L和电阻R的电流都为0.3A,故此时灯泡的电阻为

U3V

公=10。

-0.3A

⑵总电流为

Ig=〃+/2=0.3A+0.3A=0.6A

电路消耗的功率为

Pif=Ul£（=3VX0.6A=1.8W

［3］通电2min电阻R产生的热量为

Q=Uh3Vx0.3Ax2x60s=108J

17.如图所示电路，电源电压不变，昭为发热电阻，阻值为10C。&为定值电阻，阻值为20C。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（/=V；当滑片P

移到B端时，发热电阻以在1分钟内产生的热量为J,此时若以突然发生断路，电流表的示数

。（选填"变大’、"变小”或“不变”）

【解析】［11由图可知，闭合开关S,当滑片P移动到A端时，Q和火2并联，电流表测通过&的电流。根据

/=§可得，&的两端电压为

A

U2=I2R2=0.3A?20Q=6V

根据并联电路的电压规律，电源电压为

U=U2=6V

[2]滑片P滑动的过程中，力的两端电压不变，阻值不变，所以电阻Q在1分钟内产生的热量为

U2（6V）

Q.=­1=^-i-x60s=216J

N10Q

[3]若必突然发生断路，上和R的两端电压不变，等于电源电压，电阻不变，根据欧姆定律可知此和R所

在的支路的电流不变，故电流表示数不变。

18.如图所示，电源电压恒为12V,K=60C,滑动变阻器的规格为“50C2A”，电流表的量程为“00.6A”,

小灯泡上标有“6V3W”字样，不考虑温度对灯丝电阻的影响。当开关S闭合，Si、S2断开，小灯泡正常发

光，则通电Imin电流通过滑动变阻器产生的热量为J；当S、S,>S2都闭合，为了保证电路中各

元件的安全，滑动变阻器允许接入电路中的最小阻值为。。

【答案】18030

【解析】⑴当开关S闭合，SHS2断开，滑动变阻器与灯泡串联，小灯泡正常发光，灯泡两端的电压为6V,

滑动变阻器两端的电压

%=U-q_=12V-6V=6V

灯泡正常发光时的电流，即电路中的电流

十"=W=0.5A

46V

通电hnin电流通过滑动变阻器产生的热量为

Q=W=U〃=6VX0.5AX60S=180J

⑵当S、SHS2都闭合，电阻&与滑动变阻器并联，灯泡被短路，电流表测干路电流，为了保证电路中各

元件的安全，电路中的最大电流不超过电流表的最大量程0.6A。通过电阻&的电流

»a=0.2A

°Ro60c

通过滑动变阻器的最大电流

/消母大=/最大-/O=0.6A-°・2A=O.4A

滑动变阻器允许接入电路中的最小阻值为

U12V

R滔城小==30。

‘港最大"4A

三、实验题

19.如图是“探究电流通过导体时产生热量”的实验。甲、乙两套装置中各有两个相同的透明容器。其中密封

着等量的空气和一段电阻丝（阻值在图中已标出），U形管中装有等量的液体，接通电源，观察现象。

(1)实验中通过观察U形管中的变化来比较导体所产生热量的多少;

(2)用甲装置进行实验时，一段时间后,侧密闭容器中电阻丝产生的热量较多；（选填“左"、“右”）

(3)乙装置中是探究电流产生的热量跟的关系，若把右侧并联的两根电阻丝都放入透明容器内，一

段时间后,侧密闭容器中电阻丝产生的热量较多。（选填“左"、”右"）

【答案】液面高度差右电流左

【解析】（1）［1］电流通过导体产生热量的多少不能直接观察，但容器中气体温度的变化可以通过U形管中

液面高度差的变化来反映，容器中气体的温度越高，U形管中液面高度差越大，这种研究方法叫转换法。

（2）［2］如图甲，两个电阻串联在电路中，通过两个电阻的电流相同，通电时间相同，电阻不同，右侧的电

阻大于左侧的电阻，一段时间后，右侧U形管中液面高度差的变化较大，因此右侧容器中电阻丝产生的热

旦夕

里多。

（3）［3］图乙装置中右侧两个5。的电阻并联后再与左侧一个5c的电阻串联，根据串联电路的电流特点可

知，通过右侧两个电阻的总电流和左侧电阻通过的电流相等，即左、右两侧容器中的电阻相同，通过的电

流不同，因此乙装置中可以探究电流产生的热量跟电流大小的关系。

［4］把右侧并联的两根电阻丝都放入容器内，右侧两个5c的电阻并联，此时左侧电阻和右侧电阻是串联的,

则通过左、右两侧的电流和通电时间都相同，右侧两个电阻并联后的电阻

根据焦耳定律。=/2即可知，电流、通电时间相同，则产生的热量比值为

Q在__5c_2

2

Q1;IRf.t%2.5CT

若把右侧并联的两根电阻丝都放入透明容器内，一段时间后，左侧密闭容器中电阻丝产生的热量较多。

20.用如图甲所示的装置探究“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。

甲乙

（1）烧瓶中装入的煤油是（选填“导体”或“绝缘体”），两瓶中煤油的质量要（选填“相等”或“不

相等“）。

（2）为达到实验目的，选用的两电阻丝Q与R2的阻值应______，通过4的电流通过&的电流。

（3）同时通电一段时间后，乙烧瓶中玻璃管内液面上升的高度较大，说明。

（4）小红用如图乙所示的装置，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/?与电流/的关系图像。根据焦耳定律可知，图丙中

能正确反映〃-/关系的是。

【答案】绝缘体相等相同小于电阻和通电时间一定时，通过导体的电流越大，电流产生的

热量越多A

【解析】（1）［1112］煤油不导电，是绝缘体；实验是利用煤油受热体积膨胀，根据玻璃管内液面上升的高度

比较电阻丝放出热量多少，所以根据控制变量法知，要使两个瓶中煤油的质量相同。

（2）［3］研究电流通过导体产生的热量与电流的关系，要控制电阻和通电时间相同，所以，为达到实验目的,

选用的两电阻丝R,与R2的阻值应相等；

［4］由图知，&与R/并联后再与&串联，根据串并联电路电流的规律可知，通过Q与&的电流之和等于

治的电流，所以通过4的电流小于通过R的电流。

（3）［5］通电一段时间后，乙烧瓶中玻璃管内液面上升的高度较大，说明电阻丝七产生的热量多，说明电

阻和通电时间一定时，通过导体的电流越大，电流产生的热量越多。

（4）［6］已知焦耳定律。=/2&,其中四常数，且k>0,由数学知识可知公式为。关于/的抛物线，且开

向上，故图4中能正确反映〃-/关系的是A。

21.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，把图甲中两个容器内的电阻丝连接到电路中:

（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。表示，电流用/表示，电阻用R表示，时间用/表示，则。=；

［拓展］

若将乙图中右侧两个电阻并联后一并放入容器内，相同时间内，U形管左右液面高度变化之比为（不

考虑热量损失）。

转换法右电阻在电阻和通电时间相同

的情况下，通过电阻的电流越大，电阻产生的热量越多。I2Rt2：

【解析】（1）［1］为了控制电路中通过两个电阻的电流相同，两个电阻串联；从电源正极开始，将滑动变阻

器、两个电阻、开关，逐一顺次连接即可，滑动变阻的连线要注意一上一下，如图所示:

(2)[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，U形管内液柱

的高度差越大，容器中电阻产生的热量越多，升高的温度越高，这种研究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；在电流和通电时间

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：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)[5]在乙装置中右侧两个5Q的电阻并联后再与左侧一个5c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/左=/右，两个5C的电阻并联，根据并联电路的电

流特点知"=/|+，2,两电阻阻值相等，则支路中电流相等＜=，2，所以右边容器中的通过电阻的电流是

左侧电阻通过的电流的一半，根据U形管液面的高度可知，通过电阻的电流越大，电阻产生的热量越多，

故结论为：在电阻和时间相同的情况下，通过电阻电流越大，电阻产生的热量越多。

(5)[6]经过对大量实验数据的研究分析可知，Q=fRt.

⑺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，右侧两个电阻并联后的电阻

==5Qx5C=25c

右Rt+R25Q+5Q

根据焦耳定律的公式。=八四可知，电流、通电时间相同，则产生的热量比值为

Q左」2-J一.5c_2

2

Q右IRf;t&2.5Q7

即U形管左右液面高度变化之比为2：1。

22.小刚在探究“电流通过导体时产生的热量与什么因素有关”的实验中，所用的实验器材如下图所示，两个

透明容器内密封着等质量的空气，U形管中液面最初相平；

（l）实验中是通过观察u形管中液面的来显示容器内空气温度的变化，这里采用的方法是；

（2）实验中选用空气而不用水做实验，是因为相对于水，空气受热更容易,可使U形管中液柱上

升更快，实验现象更明显;

（3）用笔画线代替导线，把图中两个容器的电阻丝接到电路中，要求滑动变阻器滑片向右移动时，滑动变

阻器接入电路中电阻增大:

（4）组装之前，将图中往U形管内注入适量红墨水，U形管（选填“属于”或"不属于"）连通器；

（5）另一实验小组进行实验时，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;（填一种情况即可）

（6）正确接好电路，闭合开关，通电一段时间后，（选填“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、通电时间相同的情况下，越大，它所产生的热量越多；

（7）在探究电流通过导体产生的热量与通电时间的关系时，应该控制和不变；

（8）将下图的装置接入上图的虚线框中，重新做这个实验；①探究的是电流产生的热量跟的关系,

通电一段时间后，（选填“左”或"右”）侧容器内的电阻丝产生的热量多，得出的结论是;

②要进一步使该结论更具有普遍性，在装置不变的情况下，可以采取的方法是：；

（9）若通过R/的电流为2A,那么10s内通过R/的电流产生的热量是J；

（10）小刚发现电热水壶在工作时，其内部的电热丝发热较多，而与电热丝连接的导线却发热较少，原因

是。

【答案】高度差转换法膨胀一一一/属于与此相

连的透明容器有可能漏气右电阻电阻电流电流左见解析见解析200见解

析

【解析】(1)口］［2］实验中是通过观察U形管中液面的高度差来显示容器内空气温度的变化，像这种用能

直接观测的量来显示不容易直接观测的量的方法叫转换法。

(2)［3］要在较短的时间内达到明显的实验效果，即要求容器内的物质的体积变化较大，而空气相对于水来

说，受热更容易膨胀，可以使U形管中液柱上升更快，实验现象更明显。

(3)⑷电源、开关、滑动变阻器、两个电阻丝组成串联电路，滑动变阻器的滑片向右移时，滑动变阻器接

入电路的阻值变大，滑动变阻器用左半部分电阻丝，如图所示：

(4)［5］组装之前，U形管内注入适量红墨水，上端开口，下端相连通，所以属于连通器。

(5)［6］通电一段时间后，电阻丝产生热量，则U形玻璃管中应该出现液面高度差；而其中一个U形玻璃

管中液面高度几乎不变，说明与此相连的透明容器有可能漏气。

(6)图中，两电阻串联，电流和通电时间相同

5Q<10Q

接好电路，闭合开关，通电一段时间后右侧U形管中液面高度变化大，说明右侧容器内电阻丝产生的热量

多，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。

(7)［9W0］根据控制变量法，在探究电流通过导体产生的热量与通电时间的关系时，就应该控制电阻和电

流不变，改变时间的长短。

(8)①将下图的装置接入上图的虚线框中，图中右侧容器的电阻与容器外的电阻并联，再与左

侧容器中的电阻串联，根据并联电路的电流规律可知，通过左侧容器内电阻的电流要大于通过右侧容器内

电阻的电流，探究的是电流产生的热量跟电流大小的关系，通过一段时间后，左侧容器内电阻丝产生的热

量较多，可以得到在电阻和通电时间相同时，电流越大，产生的热量越多。

②[14]为了获得普遍的规律，实验中应多次测量，所以需要移动滑动变阻器来改变电流的大小。

(9)[15]10s内通过Q的电流产生的热量是

0=/27?z=(2A)2x5Qx10s=200J

(10)[16]因为连接的导线和电热水壶是串联，电流相等，但是电热水壶的电阻远远大于导线电阻，相同时

间内，由焦耳定律0=尸整可知，电热水壶工作时产生大量的热，而与其连接的导线却儿乎不发热。

四、计算题

23.在如图所示的电路中，电源电压为3V,开关闭合后，电流表为0.2A,电压表示数为2V,求:

(1)&两端的电压是多少伏？

(2)a的电阻是多少欧？

(3)通电Imin电流通过&所产生的热量是多少焦？

【答案】(1)IV；(2)5C：(3)12J

【解析】解：(1)由电路图可知，力与&串联，电压表测e两端的电压，电流表测电路中的电流。因串

联电路中总电压等于各分电压之和，所以，&两端的电压

S=U-U/=3V-2V=1V

(2)由/=g可得，&的电阻

R

­二5。

(3)Imin电流通过生所产生的热量

Q/=/2&t=(0.2A)2*5Cx60s=12J

答：(1)&两端的电压为IV；

(2)&的电阻为5C；

(3)Imin电流通过七所产生的热量为12J。

24.如图是一个油量表的示意图，滑动变阻器规格为“20C1A”。闭合开关，当浮球最低时滑片P滑到a

端，电流表示数为0.5A；加满油后浮球最高，滑片P滑到人端，电流表示数为1A。

求：(1)电阻R的阻值和电源电压。

(2)在加满油后，5min内电阻R产生的热量为多少？

(3)电阻H最小功率为多少？

【答案】(1)20C,20V；(2)6000J：(3)5W

【解析】解：(1)由电路图可知，R与/?'串联，油量表串联在电路中是由电流表改装而成的。当滑片位于

。端时，滑动变阻器接入电路中的电阻最大，因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，所以，由/=g可得,

电源的电压

t/=fa(/?+/?')=0.5Ax(??+20Q)①

当滑片位于8端时，电路为R的简单电路，则电源的电压

U=lbR=\AxR②

由①②可解得A=20Q,U=20V。

(2)在加满油后，滑片位于人端，则5min内电阻R产生的热量

Q=/%2RA(]A产X20QX5X60s=6000J

(3)当滑片位于“端时，通过R的电流最小，其功率最小，则有

PR小=/A2R=(O.5A)2X2OC=5W

答：(1)电阻R的阻值为20C,电源电压为20V；

(2)在加满油后，5min内电阻产生的热量为6000J；

(3)电阻R最小功率为5W。

25.某兴趣小组探究串联电路中电阻消耗的电功率与电流的关系，电路如图甲所示。滑动变阻器滑片尸从

最右端向最左端移动的过程中，幻的U-/图像如图乙所示。求：

(1)R/的阻值;

(2)电路消耗的最小功率；

(3)滑动变阻器滑片P在最右端时，Imin内电流通过以产生的热量。

【答案】（1）10Q；（2）0.9W；（3）13.5J

【解析】解：（1）由电路图可知，幻与&串联，电压表测以两端的电压，电流表测电路中的电流，当滑

片位于左端时，滑动变阻器接入电路中的电阻为零，电压表测电源的电压，电路中的电流最大，由图乙可

知，电压表的最大示数为6V,则电源的电压U=6V,电路中的最大电流/=0.6A,由/=与可得，Q的阻值

£\

（2）当滑动变阻器接入电路中的电阻最大时，电路中的电流最小，电路消耗的功率最小，由图乙可知，电

路中的最小电流r=0.15A,则电路消耗的最小功率

P,/,=U/'=6VxO.l5A=0.9W

（3）滑动变阻器滑片尸在最右端时，电路中的电流最小，则Imin内电流通过必产生的热量

。产/，2/?/X（0.［5A）2x10QX60S=13.5J

答:（1）幻的阻值为IOC；

（2）电路消耗的最小功率为0.9W；

（3）滑动变阻器滑片P在最右端时，Imin内电流通过R产生的热量13.5L

26.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22OV。R/和/?2为阻值不变的电

热丝，Si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4