人教版九年级物理第十八章-第4节-焦耳定律（拔高版）辅导教学案

第十八章第4节焦耳定律

辅导科目物理年级九年级教材版本人教版

讲义类型拔高版（适用于考试得分率高于80%的学员）

1.知道电流的热效应。

教学目的2.知道焦耳定律，能够利用焦耳定律进行简单的计算。

3.知道电热器发热的原理，并能列举出利用和防止电热的实例。

重点：能理解焦耳定律的内容、公式、单位；并会进行简单的计算

重、难点

难点：用实验探究焦耳定律

授课时长建议授课时长2小时

教学内容

【课程导入】

电热水器提供热水电暖气提供热量电熨斗熨烫衣物电烤箱烘烤

食品

电流的热效应

生活中，许多用电器接通电源后，都伴有热现象产生。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。

在研究电流的热效应时，有个问题值得我们思考：电炉丝通过导线接到电路里，电炉丝

和导线通过的电流相同。为什么电炉丝热得发红，而导线却几乎不发热？换句话说，电流通

过导体时产生热的多少跟什么因素有关？

【新知讲解】

※知识点一：焦耳定律

一、电流的热效应

1、电流的热效应

生活中，许多用电器通电后，都伴有热现象产生。

电流通过导体时电能转化成内能，这个现象叫做电流的热效

应。

思考：电炉丝和导线通过的电流相同。为什么电炉丝热

的发红，而导线却几乎不发热？

问题：电流通过导体时产生热的多少跟什么因素有关？

猜想：与“电流、电阻、时间”有关

实验：

1、实验装置：

2、实验目的：研究电流通过导体产生的热量跟哪些因素有关

3、实验方法：控制变量法

4、实验原理：当电流通过电阻丝时，电流产生的热量就使瓶中的空气温度升高、体积膨胀,

导管里面原来一样高的液柱就会逐渐上升。电流产生的热量越多，液面就会上升得越高。

我们可以通过管中液面上升的高度比较电流产生的热量

研究电热与电阻的关研究电热与电流的研究电热与时间的关

实验目的

系关系系

R、t相同，比较相同

方法：

I、t相同，比较不同阻I、R相同，比较不同

阻值的电阻，通过大

控制变量值电阻所产生的电热通电时间所产生的电

小不同的电流所产

法大小热大小

生的电热大小

电流产生的热量使密封空气的温度升高，体积膨胀，导管内液面高度

原理

随之发生变化，通过比较液面高度来判断电热的大小

r

展1=5Q&=10Q

R=5ft&=5。用=5。

——L_r^_i—R=5£i―~

­A-'

电路设计I—>

―m—I21

R=5Q

----------1>—

|一-43)-―<<-------h—

■

■

实物连接a«a

：n^THh

1[>|I11M1(J

TOI1Illi1^/|

加[5。]UU

连接大阻值电阻导管连接大电流的导管连接通电时间长电阻

现象

液面高度高液面高度高导管的液面高度高

在通电电流和通电时在电阻和通电时间在通电电流和电阻相

间相同的条件下，电阻相同的条件下，电流同的条件下，通电时

结论

越大，电流产生的热量越大，电流产生的热间越长，电流产生的

越多。量越多热量越多

问题及说

1、实验电阻为纯电阻；2、利用欧姆定律可得出电热与电压关系

明

二、焦耳定律

1.内容：电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.公式：Q=I2Rt

3.单位：焦耳（J）

4.适用于所有电路

我们学习了焦耳定律，怎样回答

前面的问题。

答：电炉通过导线接到电路

中，导线中的电流跟电炉丝

中的电流相等，但电炉丝的

电阻比连接电炉丝的导线电

阻大得多，根据焦耳定律

。=/学，可知，电流相等时，

电阻大的，相同时间里产生

的热量较多，所以电炉丝很

热，而导线却几乎不热。

三、电热的利用与防止

1、电热的利用

利用电热孵化器孵小鸡用来加热

电烤箱

电褥子电烙铁电饭锅

2、电热的防止

很多情况下我们并不希望用电器的温度过高。如：电视机的后盖有很多孔，为了通风散热;

电脑运行时要用微型风扇及时散热等等。

四、电能与电热的关系

1.欧姆定律适用于纯电阻电路，而不适用于非纯电阻电路。

2.当电流通过导体时，如果电能全部转化为内能，而没有同时转化成其他形式的能量，那

么电流产生的热量Q就等于消耗的电能W,即0=(3,这样的电路，我们称之为纯电阻电路。

此时：W=UIt=Q=I2Rt=U2t/RP(j=UI=P热=「1^=112/R

如：电暖器，电饭锅，电炉子等

3.当电扇工作时，消耗的电能主要转化为电机的机械能：电能=内能+机械能。此时，W>Q

22

热，这样的电路，我们称之为非纯电阻电路。W=UItP..a=UI；Q=IRtPM=IR

◎例题

【例1】一只标有“6V3W”的小灯泡，接在电源电压为12V的电路中，为使其正常发光，应

（选填“串”或“并”）联一个电阻（小灯泡灯丝电阻不变），该电阻通电20s产生的

热量是Jo

【答案】：串;60o

【解析工由题知，电源电压大于灯泡的额定电压，

所以，为使该灯泡正常发光，应串联一个电阻分压，

由串联电路的电压特点可得，

灯泡正常发光时串联电阻R两端电压：UR=U-UL=12V-6V=6V,

因串联电路中各处的电流相等，

所以，由P=UI可得，电路中的电流：

I=IL=#=桨=0.5A,

ULOV

由I=g可得，串联电阻的阻值：

口=增=备=3;

该电阻通电20s所产生的热量：

Q=FRt=（0.5A）2X12QX20S=60JO

□练习

1、一台直流电动机，线圈电阻为0.5Q,接在12V的电源上时，通过的电流为2A,（1）这台

电动机工作5min消耗多少电能？（2）有多少电能转化为机械能？

解：（1）消耗的电能：

W=UIt=12Vx2Ax300s=7200J

（2）五分钟，电流通过电动机产生的热量：

Q=I2Rt=（2A）2x0.50x300s=600J

Wei=W-Q=7200J-600J=6600J

2、小明同学的玩具电动车上，有一微型直流电动机，小明将它接在图示的电路中，闭合开关

后，移动变阻器的滑动片P。（1）当⑫示数为0.3V时，电动机不转动，此时四示数为0.3A。求

电动机线圈的电阻是多大？（2）当。示数为3V时，电动机正常转动，此时⑥示数为0.4A。求

电动机的发热功率及对外做功的机械功率。I--------11~_

电「一

-（M）­b

-Gy~

§知识小结

【课堂检测】

1、如图所示，2只烧瓶内装有煤油，瓶塞上各插1根玻璃管，瓶内各装1根阻值不同的电阻

丝R”，和R乙.则利用该实验装置难以完成探究的是（）

A.电流通过电热丝时产生的热量跟电热丝的阻值大小有关

B.电流通过电热丝时产生的热量跟通过电热丝的电流大小有关

C.电流通过电热丝时产生的热量跟电热丝的通电时间长短有关

D.电流通过导体时产生的热量跟电流的二次方成正比，跟导体的电阻、通电时间成正比

2、如图是研究电流产生热量实验装置的一部分，两个透明容器内密封着等质量、同温度的空

气，容器内的电热丝阻值不同，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。下列判断正确的是（）

甲乙

A.如果甲比乙升高快，则通过甲容器中电阻的电流一定大

B.如果甲比乙升高快，则通过甲容器中的电阻一定大

C.如果甲比乙升高慢，则通过甲容器中电阻两端的电压一定大

D.该装置探究的是“通电导体产生的热量与电流的关系

3、如图所示，在接线柱间接入熔丝和铜丝，熔丝电阻大于铜丝。接通电源，闭合开关S,依

次闭合各小灯泡支路的开关，可以看到电流表的示数逐渐增大；再闭合电炉丝支路的开关时,

会发现熔丝被熔断。下列说法正确的是（）

①实验说明电路超负荷运行会引起安全事故

②实验中通过熔丝的电流大于铜丝

③通电相同的时间，熔丝所产生的热量多于铜丝

④随着支路开关依次闭合，熔丝最终熔断说明电流通过导体产生的热量与电流强度有关

A.只有①②B.只有①③④C.只有②③④D.①②③④都正确

4、如图为探究“焦耳定律”的实验装置。两个透明容器中密封着等量的空气，U型管中液面高

度的变化反映密闭空气温度的变化。将容器中的电阻丝Ri、R2串联在电路中，且R1VR2.下

列说法正确的是（）

A.该实验装置用于探究“电压和通电时间一定时，电热与电阻的关系”

B.闭合开关后，通过Ri的电流大于R2的电流

C.闭合开关后，甲管中液面上升比乙慢

D.闭合开关后，要使电流增大，应将滑动变阻器滑片P向左移动

5、小黄家中新购置了一台挂式电热水器，他查看了电热水器说明书后，将电热水器内部电路

结构简化成如图所示电路图，该热水器设有高，中，低三档，电热丝Ri=48.4Q,电热丝R2

=24.2Q,容积为20L,使水从20℃加热到70℃,下列说法不正确的是[水的比热容为4.2xlO3J/

(kg-℃)]()

S2

"~~――।।----"

SiRi।g

------o220Vo------1、

A.开关S、Si闭合，S2断开，处于低温档

B.水从20℃力U热至U70℃需要吸收的热量4.2X106J

C.若利用中温档加热需要4200s,则电热转化效率为50%

D.高温档的加热功率2800W

6、某电动标有“220V、1100W”的电动机，电阻为4C,若该电动机正常工作，则Imin内产生

的热量是J,10s内该电动机消耗的电能为Jo

7、某家用电热水壶的额定功率是1.68kW,正常工作3min,该电热水壶可将1.5kg初温为20C

的水加热到℃.[标准大气压下且不计热量损失，c水=4.2xl()3j/(kg."C)]

8、小罗和小兰想利用如图所示的装置探究“导体产生的热量与电阻大小的关系”。两瓶煤油中

都浸泡着一段金属丝，烧瓶A中的金属丝是铜丝，烧瓶B中的金属丝是银格合金丝，温度计

显示煤油的温度。

(1)这两个烧瓶中所盛煤油的质量应该o

(2)实验时，为了保证电流和通电时间相同，应将铜丝和银铭合金丝接入电路中。

(3)实验中，小罗发现B烧瓶中温度计的示数升高的快。这表明：在电流和通电时间相同

的情况下，导体的电阻越，产生的热量越多。

(4)小兰设计了一个如图所示的电路图，她打算把Ri和R?两根电阻丝分别放入AB两瓶中

进行试验，请问，她研究的可能是导体产生的热量与大小的关系。

Ri=10QR^IOQ

Rj-IOQ

温/t计

温度计

9、某实验小组在“探究影响电流通过电阻丝产生热量多少的因素”时，设计了如图所示的电路,

烧瓶中盛有质量、初温均相等的煤油，电阻丝R甲〉Rd

(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;

实验中煤油吸热的多少是通过来反映的(选填“温度计示数的变化”或“加热时间”)。

(2)如图所示电路，通电4min后，比较两烧瓶中温度计的示数，发现甲瓶中的温度计示数

升高的快，由此得出的实验结论是：o

(3)完成实验后，小明还想利用该装置探究“水和煤油的吸热能力”，为了完成实验，还需要

添加的测量工具是，目的是,为了使相同时间内水和煤油吸收的热量相等，

小明设计的电路必须满足的条件是。

10、如图甲是小奇探究“影响电流热效应因素”的实验装置图。

（1）如图甲所示的装置中小奇通过观察来反映电流产生热量的多少；通电一段时间

后，可知Ri电阻产生热产生热量多，由此可以说明：。

（2）实验过程中，小奇发现实验现象并不明显，可能的原因是（一条即可）。

（3）利用图甲小奇同学想“探究电流热效应与电流的关系“，请写出你需要收集的证

据o

（4）小奇用如图甲所示的装置，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h与电流的关系图象，

根据焦耳定律可知，图乙中能正确反映h-1关系的是O

11、洗碗机是自动清洗餐具的机器，某型号家用洗碗机工作程序为首先给水箱注水，当水注

满时，停止注水并自动加热，水温上升到50C即停止加热，洗涤程序启动，热水从喷管喷出

对餐具清洗、喷淋，直到洗涤过程结束，排水泵启动，将水箱中的废水排出，图甲为该洗碗

机的等效加热电路图，R为发热电阻，其中位于水箱上部的两个导电块A、B组成一个开关,

具有注满水自动加热功能（通常水是导体），图乙为该洗碗机某次正常工作时的P-t图象，

设水箱中的水温为20C,加热效率为80%。

(1)不计水的电阻，求发热电阻R的阻值

(2)该洗碗机正常洗一次碗消耗的电能是多少？

(3)已知人工洗一次碗用18kg的水，则改用洗碗机洗碗，一次可以节约多少kg的水？

12、如图是小芳设计的可调式电热水器的工作原理图，电路由电热管R和可调电阻器Ro组成。

电热水器的工作电压为220V,电热管R的最大加热功率为1100W.电热管R的阻值不变。

可调电阻器Ro的阻值范围是0〜132Q.求：

(1)电热管的阻值R为多少？

(2)最大加热功率下，电热转化效率是90%的电热水器，工作lOmin,水吸收的热量是多少？

(3)电热水器的最小加热功率是多大？

R凡

—»220V--------

【答案】

1、Do

【解析】A、由图可知，该电路为串联电路，电路中的电流是相同的，通电时间也相同，电

阻不同，故可以探究电流通过电热丝时产生的热量跟电热丝的阻值大小是否有关，故A能完

成；

B、图中有滑动变阻器，移动滑片，可以改变电流的大小，故可以探究电流通过电热丝时产

生的热量跟通过电热丝的电流大小是否有关，故B能完成；

C、实验中，可以通过控制开关来控制通电时间的长短，来判定产生热量与通电时间的关系,

故C能完成；

D、实验中可以探究电流产生的热量与电阻、通电时间、电流大小的关系，但不能得出具体

的数字关系，故D不能完成。

2、Bo

【解析】A、如果甲比乙升高快，只能表明甲产生的热量要多于乙产生的热量，由图可知，

两个电阻串联在电路中，各处的电流是相同的，故A错误；

B、根据公式Q=12Rt可知，在电流和通电时间相同的情况下，电阻越大，产生的热量越多，

如果甲比乙升高快，则通过甲容器中的电阻一定大，故B正确；

C、如果甲比乙升高慢，根据公式Q=FRt可知，在电流和通电时间相同的情况下，电阻越大,

产生的热量越多，如果甲比乙升高慢，则通过甲容器中的电阻一定小，根据U=IR可知，甲

的电压小，故C错误；

D、由图可知，两个电阻串联，电流和通电时间相同，电阻不同，故探究的是热量与电阻大

小的关系，故D错误。

3、Bo

【解析】①由图知，小灯泡和电炉丝是并联的，并联电路干路电流等于各支路电流之和，所

以同时工作的用电器越多，干路电流越大，干路导线产生的热量越多，达到一定程度，会引

起熔丝熔断，甚至引发安全事故。故①正确；

②串联电路电流处处相等，熔丝和铜丝是串联在干路中的，所以通过熔丝的电流等于通过铜

丝的电流。故②错误；

③已知熔丝电阻大于铜丝，通过的电流相同，由焦耳定律Q=I2Rt知，在相同时间，熔丝产

生的热量多。故③正确；

④并联电路中，干路电流等于各支路电流之和，随着支路开关依次闭合，干路电流逐渐增大,

熔丝最终熔断，说明电流通过导体产生的热量与电流强度有关。故④正确。

4、Co

【解析】A、图中两电阻串联，通过的电流和通电时间相等，而电阻不同，故可研究电流产

生的热量与电阻的关系，AB错误；

C、根据Q=I?Rt,因R1VR2.故右边容器中电阻丝产生的热量多，由转换法，甲管中液面上

升比乙慢，C正确；

D、闭合开关后，要使电流增大，由欧姆定律，要减小电路的电阻，故应将滑动变阻器滑片P

向右移动，D错误。

5、Do

【解析】A、由电路图可知，开关S、Si闭合，S2断开，电路中电阻最大，由P=*可知，

功率最小，热水器处于低温档，故A正确；

B、由P=g可得，zkSm=pV=1.Ox103kg/m3x20x10-3m3=20kg,

水从20c加热到70℃需要吸收的热量Q=cmAt=4.2xlO3J/(kg-℃x20kgx(70℃-20℃)

=4.2x106J,故B正确;

C、由电路图可知，开关S、S2闭合，Si断开，电热丝R2接入电路，根据P=比可知，为中

R

温挡;

中温档功率P中温=L2=丝吗2-=2000W,

R224.2。

利用中温档加热4200s,需要消耗电能W=P中温t=2000Wx4200s=8.4xl()6j,

6

电热转化效率T|=100%=4-2><1QJX100%=50%,故C正确；

W8.4X1Q6J

2

D、闭合S、Si、S2时，Ri与R2并联，电路的总电阻最小，由P=1TTL可知，电路的总功率最

R

大，热水器处于高档，

22

低温档的加热功率Pg=L=丝粤==IOOOW,

R148.4。

高温档的加热功率Psa=P低没+P中温=1000W+2000W=3000W.故D错误。

6、6000；HOOOo

【解析】电动机上标有“220V、1100W”，则其正常工作时的电流为：I=E=U驷_=5A；

U220V

电动机正常工作，则Imin内产生的热量是：Q=I2Rt=(5A)2x4Qx60s=6000J；

10s内该电动机消耗的电能为：W=Pt=1100Wxl0s=11000J；

7、68o

【解析】由P=e可得，电热水壶正常工作3min消耗的电能为：

t

W=Pt=1680Wx3x60s=3.024x105J；

不计热量损失，W=Q=3.024X105J；

根据Q=cm(t-to)可得：

t=W-+to=------3.024X1°J------+20℃=68℃。

的4.2X103J/(kg-Dxi.5kg

8、（1）相等；（2）串联；（3）大；（4）电流。

【解析】（1）导体产生的热量被煤油吸收，通过温度计升高的示数反映产生热量的多少，所

以煤油的质量应相等。

（2）因为串联电路中电流处处相等，故将铜丝和银铭合金丝串联接入电路中，可以保证电流

和通电时间相等。

（3）烧瓶B中的金属丝是锲络合金丝，电阻大，在电流和通电时间相等时，产生的热量多，

所以B瓶中温度计的示数升高得快，

说明在电流和通电时间相同的情况下，导体的电阻越大，产生的热量越多。

（4）小兰将R2与R3并联；后与Ri串联，将Ri和R2分别放入两瓶中，两个电阻的阻值相同，

通过Ri和R2的电流不同，

故她研究的可能是导体产生的热量与电流大小的关系。

9、（1）煤油的比热容小，现象更明显；温度计示数的变化；（2）电流和通电时间相同时，电

阻越大产生的热量越多；（3）天平；称量质量相等的水和煤油；R，P=R4。

【解析】（1）根据△t=&,相同质量的水和煤油吸热相同，因为煤油的比热容小，故现象更

CID

明显，故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；根据转换法，实验

中煤油吸热的多少是通过温度计示数的变化来反映的；

（2）如图所示电路，两电阻串联，通过的电流相同，通电4min后，发现甲瓶中的温度计示

数升高的快，根据转换法，说明甲中电阻丝产生的热量多，因电阻丝R单,R。由此得出的

实验结论是：电流和通电时间相同时，电阻越大产生的热量越多；

（3）完成实验后，小明还想利用该装置探究“水和煤油的吸热能力”，根据比较不同物质吸热

能力的两种方法，要控制不同物质的质量相同，故为了完成实验，还需要添加的测量工具是

天平，目的是称量质量相等的水和煤油，为了使相同时间内水和煤油吸收的热量相等，根据

Q=PRt,小明设计的电路必须满足的条件是R甲=区乙。

10、（1）细玻璃管中红色液柱上升的情况；在电流和通电时间相同时，电阻越大产生的热量

越多；（2）装置的气密性不好；（3）相同时间、同一电阻、不同的两个电流、对应的红色液

柱上升的高度；（4）Ao

【解析】（1）电流产生的热量不容易直接测出，实验中，产生的热量用来加热相同的液体，

液体的液柱上升的越高，表明该液体的温度越高，吸热越多，故实验中通过观察玻璃管中红

色液柱上升的情况来比较吸收热量的多少；

通电时间相同，电路是串联电路，电流也是相同的，可知Ri电阻产生热产生热量多，故实验

结论为：在电流和通电时间相同时，电阻越大产生的热量越多；

（2）实验中气球膨胀差别不大，原因很多：可能是装置漏气，还可能是Ri、R2的限值大小

相近等；

（3）探究电流热效应与电流的关系时，应控制通电时间、电阻相同，电流的大小不同，产生

的热量不同，液柱上升的高度也不同，故需要搜集的证据有：相同时间、同一电阻、不同的

两个电流、对应的红色液柱上升的高度；

（4）小红用如图3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”，要控制

电阻与通电时间相同，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，根据转换法，煤油吸热越多，膨胀程度越大，液柱升高的越多，

且膨胀程度与吸热多少成正比，

根据焦耳定律可知，Q=I2Rt--------①，Rt常数，且Rt>0,故由数学知识①式为Q关于

I的抛物线，且开向上，图中能正确反映h-I关系的是A。

11、【解析】（1）由图乙可知，洗碗机加热时的功率P加热=1000W,

由P=UI=¥■可得，发热电阻的阻值：

R=」L=（220V）2=48.4Q；

P加热wow

（2）洗碗机注水时不消耗电能，

由图乙可知，洗碗机加热时的功率为1000W,工作的时间为21min,洗碗机加热时消耗的电

能：

W加热—P加热t加热=1000Wx21x60s=1.26x10‘J，

洗碗机清洗喷淋时的功率为120W,工作时间为60min,洗碗机清洗喷淋时消耗的电能：

W清喷=P清喷t消喷=120Wx60x60s=4.32x1()5j，

洗碗机排水的功率为60W,工作的时间为Imin,

由P=W可得，洗碗机排水时消耗的电能：

t

W徘=P排t排=60Wx60s=3.6xlO3J,

该洗碗机正常洗一次碗消耗的电能：

W=W加热+W消哦+W；»=1.26x106J+4.32X105J+3.6x103J=1.6956x106J；

(3)由口=9畛x100%可得，加热过程中水吸收的热量：

w

Q吸=W硒r|=1.26xl06JX80%=1.008X106J,

由Q^=cm(t-to)可得，水箱注满水时水的质量：

m如及.=_________L008X106j_________=8kg,

c水4.2X103J(kg-r)X(50r-20D

人工洗一次碗用18kg的水，则改用该洗碗机洗碗，一次可以节约水的质量：

△m=m水'-m水=18kg-8kg=10kg。

答：(1)发热电阻为48.4Q；

(2)该洗碗机正常洗一次碗消耗的电能是1.6956xl06J；

(3)已知人工洗一次碗用18kg的水，则改用洗碗机洗碗，一次可以节约10kg的水。

12、【解析】(1)如图，Ro滑片移到最左端时，电路中只有电热管R工作，电路中电阻最小,

2

由P=UTT_可知此时电热管的加热功率最大，

R

由P=(可得电热管的阻值：

R=-U2-=.(22M：=44Q；

P最大uoow

(2)最大加热功率下，由P=e可得，工作lOmin,消耗的电能：

t

W=P最大t=1100Wx10x60s=6.6x105J,

由刊=躯可得，水吸收的热量：

w

Q吸=r|W=90%x6.6x105J=5.94X105J,

(3)Ro的滑片移到最右端时，Ro全连入，此时电路中电阻最大，电流最小，电热管的加热

功率最小，

总电阻：R.o=R+Ro鼠大=44Q+132c=176。，

此时电路中电流：I=」L=笆"=1.25A,

R总1760

则电热水器的最小加热功率：

2

Pw,b=IR=(1.25A)2X44Q=68.75W。

答：(1)电热管的阻值R为44Q；

(2)水吸收的热量是5.94xl()5j,

(3)电热水器的最小加热功率是68.75W。

【课堂总结】

【家庭作业】

一.选择题（共9小题）

1.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，两个透明容器中

密封着等量的空气，U形管中液面的高度的变化反应密闭空气温度的变化，下列说法正确的

是（）

A.该实验装置是为了探究电流产生的热量与电阻的关系

B.将左边容器中的电阻丝换成10C的电阻丝后，就可以探究电流产生的热量与电阻的关系

C.该实验装置是利用U形管中液体的热胀冷缩来反应电阻丝放出热量的多少的

D.通电一段时间后，左侧U形管中液面的高度差比右侧的大

2.如图所示水平的传送带上放一物体，物体下表面及传送带上表面均粗糙，导电性能良好的

弹簧右端与物体及滑动变阻器滑片相连，弹簧左端固定在墙壁上，不计滑片与滑动变阻器线

圈间摩擦。当传送带如箭头方向运动且速度为V时，物体与传送带将发生相对滑动。此实验

装置不能研究的问题是（）

A.电能是否可以转化为热能

B.导体的电阻大小同哪些因素有关

C.通电导体放出的热量与电阻大小是否有关

D.通电导体放出的热量与电流大小是否有关

3.某同学探究焦耳定律，部分电路如图所示。两个相同的烧瓶中装有初温相同、质量不等的

煤油，装置左侧煤油多于右侧。通电一段时间后，左侧温度计示数高于右侧。下列说法正确

的是（）

A.通过右侧电阻丝的电流比左侧小

B.右侧电阻丝的阻值比左侧小

C.该装置不能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

D.通过温度计的示数变化判断电流产生热量的多少，这种方法是控制变量法

4.两个定值电阻与、&并联在电路中，如图甲所示，通过它们的电流与其两端的电压关系如

图乙所示。闭合开关S,经过相同的时间，与、凡产生的热量之比为（）

A.1:3B.3:1C.1:9D.9:1

5.三根相同的电热丝分别全部串联和全部并联在同一电源下，它们产生相同的热量，所需通

电时间之比为（）

A.1:3B.1:9C.3:1D.9:1

6.如图所示，当滑动变阻器的滑片P滑至a端时，定值电阻R产生热量2的用时是9欣”，当

滑片P滑至b端时，定值电阻R产生热量。的用时是36加〃，当滑片P滑至她的中点时，若定

值电阻R再产生相同热量。的用时是（）

R

~~II-----1I

ab

---------------U----------------

A.20.5minB.20.05加〃C.20.25机〃tD.22.25tnin

7.如图所示是电热吹风机的内部电路原理图，电热吹风机由一个电动机和一个电热丝并联组

成。电动机中有电流通过时会有风吹出，电热丝中有电流通过时会有热量产生。当开关S2

都闭合，二者都正常工作，下列说法正确的是（）

A.电动机和电热丝在相同时间内产生的热量相同

B.电动机和电热丝在相同时间内消耗的电能相同

C.电动机和电热丝消耗的电功率相同

D.电动机消耗的电能大部分转化为机械能，少部分转化为内能

8.甲、乙两个电热器的电阻之比为5:4,通过的电流之比为2:1,通电时间之比为1:2,则电

流通过甲、乙两个电热器产生的热量之比为（）

A.5:4B.5:2C.2:5D.10:1

9.某同学用同种材料制成a、b两种电热丝，。的横截面积是匕的两倍，〃的长度是〃的2倍,

把两个电热丝接在家庭电路中，烧开同一壶水，两次所用的时间（）

l

A.ta-~bB.ta=2thc..ta=th

二.填空题（共7小题）

10.如图，灯工标有“4V2W"，R=20C,闭合开关5时，灯心正常发光（灯丝的电阻不受温

度影响），电流表示数为A,通电1加〃电路中产生的热量为J.

11.如图所示，在探究串联电路的电压关系实验时，小明先用电压表测量了电阻与两端的电

压为0.5V,然后保持电压表接4点不动，将接B点的那一段导线改接到电路中的C点，电压

表示数为3y.则相同时间内，电流通过飞、与产生的热量之比为

—0rx---

12.如图，小明将两电阻飞、与串联在电路中，通电一段时间后，发现甲瓶中玻璃管内红色

液柱上升的比乙高，他判断出4＞与,请你写出他判断的理由—。

甲乙

13.如图所示的电路中，电源输出电压恒为5V,灯Z,标有“3丫0.9W”。在滑片移动能保证电路

元件全部安全的过程中，当电压表示数为—V时，灯丝的电阻正好为10C;在灯L正常发光

的状态下，通电10$,滑动变阻器的电阻丝将产生—•/的热量。

14.在野外没有带火柴和打火机，可以用干电池和口香糖纸取火。取宽约2c机的口香糖锡箔

纸条，在其中部剪窄约为2-3皿〃，如图所示；让锡箔纸条一端放在干电池正极，另一端放在

干电池负极，用食指和拇指分别用力压住，使干电池短路，很快就会看到锡箔纸条窄处燃烧

起来，这是利用了电流的—效应。如图所示。这是因为短路时锡箔纸条中—很大，锡箔

纸条中部剪窄后与没剪时相比电阻—（选填“变大”、“变小”或“不变”），所以短时间内锡

箔纸窄处会产生较多电热。

15.如图甲所示，电源电压保持不变，闭合开关S,滑动变阻器滑片从b点滑到a点过程中，

两个电压表示数和电流表示数变化的图象如图乙所示，当滑片在。点时，电阻R,在20s内产生

的热量是J，该过程中电路消耗的总功率最大值为卬。

甲乙

16.一台电炉通电后电炉丝热的发红，与电炉丝连接的导线却不怎么热，这台电炉的额定电

压为220V,电阻为110C,与电炉丝连接的导线的电阻为0.1C,电炉正常工作10加〃，通过导

线的电流为A,导线上产生的热量是Jo

【答案】

一.选择题（共9小题）

1.Do

【解析工

A、装置中一个5。的电阻与两个5Q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/右=/左，

两个5C的电阻并联，根据并联电路的电流特点可知，H，两电阻阻值相等，则支路

中电流相等，人=八，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，不是探

究电流产生的热量与电阻的关系，故A错误；

8、不改变导线的连接方式，将左边容器中的电阻丝换成10C的电阻丝后，此时两容器中电

阻丝的阻值不相等，结合前面分析可知，通过它们的电流也不同，所以不能探究电流产生的

热量与电阻的关系，故3错误；

C、电流通过导体产生热量的多少不能直接观察，但容器中空气温度的变化会导致容器中空

气体积的变化，即可以通过U形管中液面高度差的变化来反映电阻丝放出热量的多少，故C错

误；

。、通电一段时间后，电阻相同，根据。=八用可知，时间和电阻相同的情况下，电流越大，

产生的热量越多，左边的电流大，则产生的热量多，左侧U形管中液面的高度差比右侧的大,

故。正确。

2.Co

【解析】：A、小灯泡发光时电能转化为热能，故A不符合题意；

8、导体的电阻大小与导体的长度有关，物体与传送带将发生相对滑动时可以改变导体的长

度，可以探究导体电阻与导体长度的关系，故8不符合题意；

C、滑动变阻器的电阻可以改变，探究通电导体放出的热量与电阻大小是否有关时，应控制

电流相同，改变电阻，本实验中不能控制电流相同，故C符合题意；

实验中可以通过调节滑动变阻器来改变电路中的电流，根据灯泡的发光亮度来判定产生

热量的大小，故Q不符合题意。

3.Bo

【解析工

A、由图知，两电阻丝串联，根据串联电路的电流特点可知，各处的电流是相同的，故A错

误；

3、两个相同的烧瓶中密封初温相同的煤油，左侧的煤油的质量大，通电一段时间后，做侧

玻璃管中液面比右侧高，说明电流通过左侧电阻丝产生的热量多；电流和通电时间均相同，

根据焦耳定律。=/2向可知，左侧电阻丝的阻值大，故8正确；

C、由前面解答可知，通过电阻丝的电流和通电时间均相同，但两侧煤油的质量是不相同的,

所以无法探究电流通过导体产生的热量多少与电阻大小的关系，故C错误；

通过温度计的示数变化判断电流产生热量的多少，这属于转换法，故。错误。

4.B。

【解析工

由题知，两电阻并联在电路中，所以它们两端的电压相同，

由图乙可知，当两电阻电压都为3Vli寸，通过与、鸟的电流之比为0.6A:0.2A=3:l；

根据/=且可知，与、&的电阻之比为1:3：

通电时间相同，电压相同，则根据电热公式。=W=可知，产生的热量与电阻成反比，故

产生热量之比为3:1。

5.Do

【解析工由题意可知，三根电热丝的电阻相同，

设三根电热丝的电阻均为R,则全部串联时总电阻4=37?,全部并联时总电阻凡=日

由电热公式Q=知，在。、。相同时，f和R成正比，

R

则通电时间之比64=个：&=3;?:]=9:1。

6.co

【解析】:

当滑片P在a端时，只有R接入电路中，设电路中电流为小

则电阻R工作9加”产生的热量：Q=I困=/：Rx9x60s；

当滑片P滑至中点时，R与心串联，设此时电路中电流为人，

则电阻R工作36加〃产生的热量：Q=/；做=/；Rx36*60s;

所以/；Rx9x60s=/；Rx36x60s,

解得:/,=2/2,

由欧姆定律有：-=2x—^—,

RR.+R滑

解得：R格=R;

当滑片P在岫的中点时，R与4时串联，此时电路中电流为/3=T—=—=白="，

2R」R斗R+-R3

2滑22

设定值电阻/?再产生相同热量。的用时为小

2

2

则（2=z；=（-/,）x/?xr3x605,

9

22

所以，（-/,）X7?Xr3X60.V=7,/?X9X60.V，

解得：t}=20.25min«

7.Do

【解析工

（1）由图知，两开关闭合时，电动机和电热丝并联，由并联电路电压特点知它们两端电压相

等，但通过它们的电流不一定相等，电阻不一定相等，由。=八心可知，相同时间内产生热量

不一定相同，故A错误；

由卬=[/〃可知，相同时间内消耗电能不一定相同，故B错误;

由P="可知，电动机和电热丝消耗电功率不一定相同，故C错误；

（2）电动机工作时消耗的电能主要转化为机械能，由电流的热效应知会有一部分电能转化内

能，故。正确。

8.B。

【解析工

由题意可知，%:R乙=5:4,/中：/乙=2:1,而：坛=1:2,

由。=八肋可得，电流通过甲、乙两个电热器产生的热量之比：

生=扇&向,=也*&x%=（%XgX■!■=H

Q乙1加乙/乙R乙L1422

9.Ao

【解析工

由题意可知，a的横截面积是b的两倍，即邑=2以，

匕的长度是a的2倍，即

而两电热丝材料相同，由R=0人得，a、/，两电热丝的电阻分别为：

S

Ra=p-=p^—