第18.4节焦耳定律（考点分层）

第18.4节焦耳定律（解析版）（作业量：30分钟）【题型基础练习】※题型一.电流的热效应1．如图所示的用电器中，主要利用电流的热效应工作的是（）A．

笔记本电脑 B．

空气净化器C．

电热壶 D．

洗衣机【答案】C【详解】A．笔记本电脑工作时，主要是电能转化为光能和声能，不是利用电流的热效应，故A不符合题意；B．空气净化器工作时，电能转化为机械能，不是利用电流的热效应，故B不符合题意；C．电热壶工作时，主要是电能转化为内能，是利用电流的热效应，故C符合题意；D．洗衣机工作时，主要是电能转化为机械能，不是利用电流的热效应，故D不符合题意。故选C。2．如图所示的四种用电器中，主要利用电流热效应工作的是（）A．

洗衣机 B．

路由器C．

电暖气 D．

扫地机【答案】C【详解】AD．洗衣机和扫地机都将电能转化为机械能，故AD不符合题意；B．路由器是将电能转化为电信号，故B不符合题意；C．电暖气将电能转化为内能，所以利用了电流热效应工作，故C符合题意。故选C。※题型二.探究电流热效应的影响因素3．小明用如图所示的装置做“导体产生的热与什么因素有关”的实验。（其中甲、乙是完全相同的密闭容器，闭合开关前，A、B两U形管内液面相平）。由于电流产生的热量不易直接测量，因此在实验中是通过观察___________来显示甲、乙容器内空气温度的变化。通过对比观察，发现___________（选填“甲”或“乙”）容器中导体的电阻产生的热量较多，由此可知，导体产生的热量多少与___________有关。

【答案】U形管中液面的高度差乙电阻【详解】[1]实验中是通过观察U形管中液面的高度差来显示甲、乙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]由图知，B管的液面高度差比A管的液面高度差大，说明乙容器中气体膨胀程度较大，温度上升得较高，因此乙容器中电阻产生的热量较多；由于两电阻采用串联的方式，这样连接的目的是，控制通过两电阻丝的电流和通电时间相等，由图可知，乙容器中电阻大于甲容器中电阻，且乙容器中电阻产生的热量较多，由此可得:在电流相同、通电时间相同的情况下，电阻越大，电流产生的热量越多。4．在研究电流产生的热量与哪些因素有关的实验中：

（1）如图甲所示，两个密封的透明容器中装有相等质量的空气，将两个容器中5Ω和10Ω的电阻丝串联接到电源两端。电阻丝串联的目的是保证___________相同，U形管中液面高度的变化反映___________。通电10s，观察到图中两侧U形管液面高度的变化不同，这表明电流产生的热量与___________有关；（2）如图乙所示，将两段5Ω电阻丝并联，是为了研究电流产生的热量与___________的关系。通电10s，左侧U形管中液面高度的变化比右侧U形管中液面高度的变化___________（选填“大”或“小”）。继续通电10s，两侧U形管液面高度都要比前10s变化得大，这表明电流产生的热量与___________有关。【答案】电流密闭空气温度的变化（或电流产生热量的多少）电阻电流大通电时间【详解】（1）[1][2]将电阻丝串联的目的是保证通过两电阻的电流相等，本实验利用了转换法，通过U形管中液面的高度差来反映电阻丝产生热量的多少。[3]通过两个电阻的电流相同，观察到图中两侧U形管液面高度的变化不同，这表明电流产生的热量与电阻的大小有关。（2）[4]图乙所示，将两段5Ω电阻丝并联，可以使通过两个电阻的电流不同，故可以研究电流产生的热量与电流大小的关系。[5]通过左侧的电阻的电流大于右侧，故通电10s，左侧U形管中液面高度的变化比右侧U形管中液面高度的变化大。[6]继续通电10s，通电时间变大，两侧U形管液面高度都要比前10s变化得大，这表明电流产生的热量与通电的时间有关。※题型三.焦耳定律的公式及应用5．如图所示，电源电压恒为6V，定值电阻R1＝20Ω。闭合开关S，电流表A2的示数为0.9A。求：（1）R1的电功率为多少瓦？（2）通电10s，R1和R2一共产生多少焦耳的热量？

【答案】（1）1.8W；（2）54J【详解】解：（1）R1的电功率为（2）该电路为纯电阻电路产生的电热和消耗的电能相等，则答：（1）R1的电功率为；（2）通电10s，R1和R2一共产生的热量。※题型四.焦耳电功率的比值问题6．甲、乙两个电炉子，产生的热量相同，所用时间之比为1∶2，通过两个电炉丝的电流之比为2∶1，则电阻丝阻值之比为（）A．1∶4 B．4∶1 C．2∶1 D．1∶2【答案】D【详解】根据题意由得故D符合题意。故选D。7．如图所示，在串联电路中有两个装有等质量煤油的密闭烧瓶A、B，两个烧瓶中分别放有加热电阻丝RA和RB，闭合开关后经过一段时间烧瓶A、B中的温度计示数分别为40℃和60℃。已知温度计初始温度均为20℃。则电阻RA和RB的比值为（）A．1∶2 B．2∶3 C．2∶1 D．3∶2【答案】A【详解】由题意知两电阻丝串联，电流相同，通电时间相同，但电阻阻值不同，A、B的质量相同，则吸收的热量之比由题意可知，吸收的热量等于电阻产生的热量，根据焦耳定律得故选A。※题型五.焦耳定律的计算问题8．一只电烙铁的额定电压是220V，在额定电压下工作时的电阻是1210Ω，求：（1）电烙铁的额定功率有多大？（2）电烙铁在额定电压下通电10min产生多少热量？（3）当实际电压只有额定电压的80%时，电烙铁的电阻保持不变，此时电烙铁的实际功率是多少？【答案】（1）40W；（2）2.4×104J；（3）25.6W【详解】解：（1）电烙铁的额定功率（2）电烙铁在额定电压下通电10min产生的热量Q=W=Pt=40W×10×60s=2.4×104J（3）实际电压U实=80%U=80%×220V=176V电烙铁的实际功率答：（1）电烙铁的额定功率有40W；（2）电烙铁在额定电压下通电10min产生的热量为2.4×104J；（3）当实际电压只有额定电压的80%时，电烙铁的电阻保持不变，此时电烙铁的实际功率是25.6W。9．某电热水壶有加热和保温两挡，简化电路如图所示。其中、为电热丝（不考虑其电阻变化）。已知该壶的额定电压为220V，只闭合开关S1时处于保温挡，电路中的电流为0.5A；同时闭合S1、S2时处于加热挡。（1）求电热丝的阻值；（2）只闭合开关S1时，求电热水壶的电功率；（3），求使用加热挡时电热水壶在10s内产生的热量。

【答案】（1）；（2）；（3）【详解】解：（1）只闭合开关S1时处于保温挡,只有接入电路，电路中的电流为0.5A，电热丝的阻值为（2）只闭合开关S1时，电热水壶的电功率（3）同时闭合S1、S2时处于加热挡，与并联，通过的电流为通过干路的电流为电热水壶在10s内产生的热量为答：（1）电热丝的阻值为；（2）只闭合开关S1时，电热水壶的电功率为；（3）使用加热挡时电热水壶在10s内产生的热量为。【巩固提高练习】10．甲、乙两只电热杯及其铭牌如图所示，若它们的电阻不随温度的变化而改变，则下列说法中正确的是（

）

A．甲的电阻小于乙的电阻B．乙电热杯消耗的电能一定比甲电热杯多C．若将乙接在电压为110V的电路中，它的实际功率为250WD．若将两电热杯串联后接在电压为220V的电路中，相同时间内甲产生的热量较多【答案】D【详解】A．两电热杯的额定电压相同，甲的额定功率较小，根据可知，甲的电阻较大，故A错误；B．根据W=Pt可知，用电器消耗电能的多少与时间和功率有关，只知道功率不知道时间，所以无法比较消耗电能的多少，故B错误；C．乙的电阻将乙接入110V的电路中，它的实际功率故C错误；D．若将两电热杯串联后接在电压为220V的电路中，通过它们的电流相等，甲的电阻大，根据Q=I2Rt可知，相同时间内甲产生的热量较多，故D正确。故选D。11．如图所示是小强家的电暖气的铭牌，该电暖气有高温和低温两个档位。若电暖气始终在额定电压下工作，则下列说法中正确的是（）电暖气

型号额定电压220V

额定频率50Hz额定功率高温档1100W低温档100WA．电暖气在高温档时，消耗的电能较多B．电暖气在高温档时，电路中的电流是5AC．电暖气在低温档时，接入电路的总电阻为484ΩD．电暖气在低温档时，每小时消耗的电能为1100kW·h【答案】BC【详解】A．高温挡的功率较大，但通电时间不确定，由W=Pt可知，消耗的电能不一定多，故A错误；B．由P=UI可知，高温挡时的电流为故B正确；C．由可知，当电暖气在低温挡时接入电路的总电阻为故C正确；D．当电暖气在低温挡时每小时消耗的电能为W=P高t=0.1W×1h=0.1kW·h故D错误。故选BC。12．小晨同学要“探究电流产生的热量与哪些因素有关”，准备了如下器材：两个保温烧瓶，烧瓶内装有质量相等、初温相同的煤油，温度计和阻值分别为和的电热丝，且，如图所示，还有满足实验要求的学生电源、滑动变阻器、秒表各一个，电流表两块，开关、导线若干，关于此实验说法正确的是（）

A．在探究电流通过导体产生的热量与导体电阻大小的关系时，必须要将两电热丝串联在电路中B．将其中一个电热丝接入电路中，可以探究电流通过导体产生的热量与电流大小的关系C．实验过程中通过加热时间长短反映电流通过电热丝产生热量的多少D．电流通过电热丝产生的热量一定比通过电热丝产生的热量多【答案】B【详解】A．探究电流通过导体产生的热量与导体电阻大小的关系，保持电流不变，改变电阻的大小，可以将两电阻丝并联在电路中，一个支路接入电流表，另一个支路接入变阻器和电流表，通过移动变阻器的滑片使另一个支路的电流和一个支路的电流相等，故A错误；B．将其中一个电热丝接入电路中，通过移动变阻器的滑片改变电路中的电流，可以探究电流通过导体产生的热量与电流大小的关系，故B正确；C．实验中，通过观察温度计的示数变化大小来比较电流通过电阻产生热量的多少，故C错误；D．通电时间和电流大小未知，电流通过电热丝产生的热量不一定比通过电热丝产生的热量多，故D错误。故选B。13．如图所示，两个透明容器中密闭着等量的空气，A，B两U形管内的液面相平，电阻丝的电阻，小明用图示装置进行实验，探究电流通过导体时产生的热量Q跟什么因素有关，下列说法正确的是（）

A．此实验在探究电热Q与电阻R是否有关B．通过的电流和通过的电流大小之比为2∶1C．电阻两端的电压和两端的电压相等D．通电后，A管的液面将会比B管的液面低【答案】B【详解】由题可知，电阻丝的电阻R1=R2=R3；A．由图可知，右侧两个电阻并联后再和左侧电阻串联，容器中两个电阻丝的阻值相等，由串并联电路电流的规律可知通过两个容器内电阻丝的电流不相等，探究电热与电流的关系，故A错误；B．装置中R2、R3并联后再与R1串联，通过R1的电流I1=I2+I3而I2=I3所以通过的电流和通过的电流大小之比为2∶1，故B正确；C．通过的电流和通过的电流不相等，两个电阻的阻值相同，由U=IR可知电阻两端的电压和两端的电压不相等，故C错误；D．左右两容器中的电阻相同，而通过电阻R1的电流大于R2的电流，通电时间相同，由Q=I2Rt可知，A容器中电阻R1产生的热量多，则A管的液面将会比B管的液面高，故D错误。故选B。14．在如图所示的电路中，电源电压恒为6V，定值电阻R1=4Ω。闭合开关S后，电压表的示数为2V，则（）

A．电路中的电流为2AB．定值电阻R2的阻值为2ΩC．定值电阻R1消耗的电功率为2WD．通电1min定值电阻R2产生的热量为120J【答案】D【详解】A．由图可知，R1、R2串联，电压表测量R1两端的电压，电流表测电路的电流，已知U1=2V，通过R1的电流根据串联电路的电流特点可知，电路中的电流为0.5A，故A错误；B．根据串联电路的电压特点可知，R2两端的电压U2=UU1=6V2V=4V根据欧姆定律可知故B错误；C．定值电阻R1消耗的电功率为P=U1I1=2V×0.2A=0.4W故C错误；D．通电1min定值电阻R2产生的热量为Q=W=U2I2t=4V×0.5A×60s=120J故D正确。故选D。15．如图所示，电源电压为12V且保持不变，小灯泡L的规格为“6V3W”，滑动变阻器的最大阻值为12Ω，电流表的量程为0~3A。当开关S1、S2都断开时，小灯泡L恰能正常发光，则下列说法正确的是（）

A．R1的阻值为24ΩB．当开关S1、S2都断开时，在10min内电流通过R1所产生的热量是1.8×103JC．当开关S1、S2都闭合时，要使电流表能安全使用，变阻器接入电路的阻值不得小于6ΩD．当开关S1、S2都闭合时，R2消耗的电功率的变化范围是12~24W【答案】BCD【详解】A．由得，灯泡正常发光时，灯泡的电流当开关S1、S2都断开时，小灯泡L与电阻R1串联，灯泡恰能正常发光，此时电阻R1电压为电流为由欧姆定律得，电阻R1阻值故A错误；B．当开关S1、S2都断开时，在10min内电流通过R1所产生的热量是故B正确；C．当开关S1、S2都闭合时，电阻R1与滑动变阻器R2并联，灯泡短路，电流表测量干路电流，电流表的量程为0~3A，要使电流表能安全使用，干路电流最大为3A，电阻R1电流为此时滑动变阻器的最大电流为由欧姆定律得，变阻器接入电路的阻值不得小于故C正确；D．当开关S1、S2都闭合时，当R2接入最大电阻时，电功率最小为当R2电流最大为2A时，消耗的电功率最大，为则R2消耗的电功率变化范围是12~24W，故D正确。故选BCD。16．如图所示电路中，闭合开关，在甲、乙两处接上电压表时，甲、乙电表示数之比为3∶2，此时与______（填“串联”或“并联”）；若将甲、乙两处换成电流表，并将开关S断开，则甲、乙两电表示数之比为______；若电源电压为6V，，两电表为电流表，断开开关S通电10s后，产生的电热为______J。【答案】串联1∶336【详解】[1]电压表自身电阻非常大，识别电路时电压表所在支路可以看作断路。由电路图可知，当开关S闭合，甲、乙两表为电压表时，此时与串联。[2]甲电压表测串联总电压，乙电压表测R2两端电压，两表的示数之比U甲∶U乙=3∶2因串联电路中总电压等于各分电压之和，所以有由分压原理有若将甲、乙两处换成电流表，并将开关S断开，两电阻并联，电流表A乙测干路的电流，电流表A甲测R2的电流，根据并联电路电压相等，由U=IR可知在电压相等时，电流与电阻成反比，故通过两电阻的电流之比为可得出由并联电路电流的规律得出甲、乙两电表示数之比则甲、乙两电表示数之比为1∶3。[3]若电源电压为6V，，两电表为电流表，断开开关S，两电阻并联，通电10s后，根据并联电路电压的规律，则产生的电热为17．小明用如图甲所示装置探究两种液体的吸热能力，两烧瓶中的电阻丝相同。甲实验中，必须取质量相等的A、B两种液体。根据实验测得的数据描绘出A、B两种液体的温度随加热时间变化的图像如图乙所示，分析图乙可知___________（选填“A”或“B”）的吸热能力更强。若加热过程中无热量损失，已知A的比热容为2.4×103J/(kg·℃)，则B的比热容为___________J/(kg·℃)；若在甲、乙两瓶中，液体是质量相同的同种液体，甲乙电阻丝的阻值不同，则该装置可用来探究电流产生的热量与___________的关系。

【答案】A1.2×103电阻【详解】[1]A、B两种液体的温度随加热时间变化的图象如图乙所示，加热5分钟，A升温20℃，B升温40℃，根据比较吸热能力的第2种方法，可知A的吸热能力更强。[2]已知A的比热容为2.4×103J/(kg·℃)，根据Q=cmΔt在吸热和质量相同条件下，比热容与升高的温度成反比，则B的比热容为1.2×103J/(kg·℃)。[3]在甲、乙两瓶中，电阻丝串联，通过的电流和时间相等，液体是质量相同的同种液体，电阻丝的阻值不同，则该装置可用来探究电流产生的热量与电阻的关系。18．下图是灯泡L和电阻R的电流随电压变化的图像。由图像可知，电阻R的阻值为_________Ω。若将灯泡L和电阻R并联在电压为2V的电源两端，则它们在相同时间内产生的热量之比为____________；若将它们串联在4V的电源两端，此时电路中的电流为___________A。

【答案】205:20.15【详解】[1]由图像可知，通过电阻R的电流与电压成正比，当电阻R两端的电压为2V时，通过电阻的电流为0.1A，由可知，电阻R的阻值[2]将灯泡L和电阻R并联在电压为2V的电源两端，因并联电路中各支路两端的电压相等，所以由图像可知，通过电阻R的电流为0.1A，通过灯泡L的电流为0.25A，则此时灯泡L的电阻由可知，L和R在相同时间内产生的热量之比[