沪科版九年级物理同步课堂16.4科学探究：电流的热效应(练习)(原卷版+解析)

16.4科学探究：电流的热效应一、单选题1．如图所示的用电器中，利用电流热效应的是（）A．抽油烟机 B．电饼铛C．电视机 D．洗衣机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4．两个电阻并联，电阻之比是，则相同时间内产生的热量之比为（）A． B． C． D．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（）A．B．C． 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④5Ω电阻丝中的电流比10Ω电阻丝中的电流大A．只有①② B．只有③④ C．只有①③ D．只有②④7．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b端时，电压表的示数变化了2V，此后100s内定值电阻R1产生的热量为200J。下列结果正确的是（）A．电源电压为10VB．R1的阻值为18ΩC．滑动变阻器R的最大阻值为9ΩD．R1先后两次消耗的电功率之比4∶38．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“10Ω；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（）A．小灯泡L正常发光时的电阻为2ΩB．小灯泡L正常发光时，电压表V2示数为2.5VC．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120J9．如图甲是小灯泡L和电阻R2的I——U图象，将小灯泡L、电阻R1和电阻R2接入图乙所示电路中，电源电压恒定不变。只闭合开关S1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5VB．电阻R1的阻值为C．所有开关都闭合，在15min内电路中产生的总热量为2400JD．若将L和R1并联在4.5V的电源两端，L和R1消耗的电功率之比为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，R1为定值电阻，闭合开关S后，将滑动变阻器R2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V1、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4V②滑动变阻器的滑片处于最右端的时候，定值电阻R1与灯泡L的电功率之比为1∶1③小灯泡正常发光时，定值电阻R1在1min内产生的热量为11.25J④实验过程中，滑动变阻器接入电路的阻值范围为3~35ΩA．只有①② B．只有②④C．只有②③④ D．只有①②④二、填空题11．电热的公式？单位？焦耳定律：数学表达式为：Q＝____________，电流通过导体做功，若电能全部转化为内能则：Q=W＝________＝________＝________．串联电路中I一定，R越大单位时间内产生的热量越_____．并联电路中，U一定，R越小，I越大（I是平方倍增大）单位时间内产生的热量越______．12．一根电阻丝接入3V的电路中，闭合开关后，通过的电流为200mA，则通电100s，电流通过电阻丝产生的热量为__________J．当开关断开后，该电阻丝的电阻大小为__________Ω.13．通过一根电阻丝的电流为2A，通电1min产生了2.64×104J的热量，它的电阻是________Ω.14．已知两电阻R1∶R2=3∶4，当它们串联在电路中时，R1、R2两端的电压之比U1∶U2=___________；当它们并联在电路中时，电流通过R1、R2所产生相同的热量需要的时间之比t1∶t2=___________。15．如图是灯L和定值电阻R的I-U图像，当L和R串联在电压恒定的电源上时，L功率为0.3W；当L和R并联在同一电源上时，干路电流是0.9A，此时，L阻值为______Ω，R工作1min产生的热量是______J。16．R1、R2分别连接成如图所示的甲、乙两种电路，R1＝2R2，电源电压均为U，图甲电路中R1、R2在相同时间内产生的热量为Q甲1、Q甲2，则Q甲1∶Q甲2＝________，图乙中电路中R1、R2在相同时间内产生的热量分别为Q乙1、Q乙2，则Q乙1∶Q乙2＝________．17．一个家用电火锅，电路如图所示，已知R1＝88Ω，R2＝44Ω，那么它有______个温度挡：当只闭合开关S1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4.2×105J的热量，可将质量为2kg、初温为20oC的水加热到______oC。（已知加热效率为60%）18．如图所示，电源电压恒为12V，，滑动变阻器的规格为“”，电流表的量程为“”，小灯泡上标有“”字样，不考虑温度对灯丝电阻的影响。当开关S闭合，S1、S2断开，小灯泡正常发光，则通电电流通过滑动变阻器产生的热量为___________J；当S、S1、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___________。三、实验题19．如图所示，利用五个阻值均为5Ω的电阻和三个封闭有等量空气的透明容器完成“焦耳定律”的探究实验：（1）通电后观察甲、乙两个容器，可以得出结论：在___________和通电时间一定时，___________越大，产生热量越多；（2）若要探究电流对电热的影响，应该选择观察___________两个容器；（3）不计热量损失，通电后比较三个容器，会发现在相同时间内___________容器中空气吸收的热量最多。三个容器中，空气最多吸收的热量是最少吸收的热量的___________倍；（4）若装置通电后，经过电阻A的电流为1A，那么通电2min，电阻E产生的热量为___________J。20．如图所示是探究“电流产生的热量与哪些因素有关”的装置。（1）图甲中在两个相同的密闭容器中装有质量相等的空气，并各放置一根阻值不同的电阻丝，此装置可研究电流产生的热量与_____的关系；（2）图乙相同的两密闭容器中的电阻丝阻值相等，在其中一容器外部并联一个阻值相同的电阻丝，若图乙中两玻璃管内液面上升高度相同，则故障可能是_____。排除故障后通电相同时间，发现左侧玻璃管内液面上升较高，这表明：在电阻和通电时间相同的情况下，通过导体的_____越大，产生的热量越多；（3）若甲、乙两次实验的电源电压及通电时间相同，则a、c两电阻丝产生热量的比值Qa∶Qc＝_____。21．某物理学习小组进行“探究电流相同时通电导体产生热量的多少跟电阻的关系”时，可供选用的器材有：6V电源、5Ω的发热电阻两只、10Ω的发热电阻两只、量程适合的温度计两支、规格相同的烧瓶两只、水、酒精、煤油、开关、导线若干。（1）设计了图甲和图乙所示的两个方案，本实验应该选用图______所示方案；（2）所选方案中两发热电阻阻值应______，两个烧瓶内液体应为质量______，种类______液体（均填“相同”或“不同”）；（3）已知比热容的大小为c水>c酒精>c煤油，为了缩短实验时间，应选用的液体是______。原因是______；（4）如果是探究：不同物质的吸热能力，实验小组认为图甲和图乙所示两个方案均可行，为了让两种液体相同时间内吸收的热量相同，不论选择哪种方案，两发热电阻的阻值应______（填“相同”或“不同”）。22．探究“影响电流热效应的因素”实验中：（1）为了探究电流通过电阻产生的热量与电流的关系，小明设计了甲图装置，在烧瓶内安装一根电阻丝，并插入一支温度计，实验中烧瓶内液体选择了煤油而不是水，这样选择的理由是___________；（2）小明先测量烧瓶内液体的温度后，闭合开关，通电30s再测量烧瓶内液体的温度，得到温度的升高量填入表中；然后移动滑动变阻器滑片改变电流大小，重复上述操作，获得第二组数据（见表）：实验次数电流/A通电时间/s电阻/Ω温度升高量/℃10.330101.520.630106.0由此得出：同一导体，在___________相等时，___________越大，其产生的热量越多；（3）若要探究电流通过电阻产生热量与电阻的关系，可选择乙图中___________（选填“A”或“B”）烧瓶中的电阻与甲图中的烧瓶电阻___________（串/并）联；（4）小明提议利用上述实验装置改做“比较水和煤油的吸热能力”的实验，则他应选择乙图中___________（选填“A”或“B”）烧瓶与甲图中的烧瓶并联，并将其中一烧瓶中的液体换成___________相同的水，实验时水和煤油吸热的多少是通过___________（温度升高量/加热时间）来间接反映的，这种研究物理问题的方法叫___________。四、计算题23．如图所示的电路中电源电压恒为3V。闭合开关S后，电阻R1的电功率为3W，电阻R2的电功率为4.5W。求：（1）通过电阻R1的电流；（2）电阻R2的阻值；（3）整个电路在10s内产生的热量。24．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）R2两端的电压是多少伏？（2）R2的电阻是多少欧？（3）通电1min电流通过R2所产生的热量是多少焦？25．如图所示的电路中，R为定值电阻，小灯泡L上标有“6V3.6W”的字样。闭合开关S后，灯泡正常发光，电流表的示数为0.8A。通过计算回答：（1）小灯泡的额定电流是多少安？（2）定值电阻R的阻值是多少欧？（3）通电60s，定值电阻R产生的热量是多少焦？26．现代新型电饭锅，它采用“聪明火”技术，智能化地控制食物在不同时间段的温度，以得到最佳的营养和口感，其简化电路如图甲所示，其中R1和R2均为电热丝，S1是自动控制开关。煮饭时，把电饭锅接入220V电路中，在电饭锅工作的30min内，电路中总电流随时间变化的图像如图乙所示。求：（1）S和S1都闭合时电饭锅的电功率；（2）电热丝R2的阻值；（3）这30min内电饭锅产生的热量；（4）产生的热量正好可以把2kg的水从室温20℃升高到100℃，求这个电饭锅的热效率。27．小明家买了一台电烤箱，发热功率有高、中、低三个挡位。小明根据电烤箱的工作情况，跟同学们在实验室组成的模拟电烤箱的实验电路如图所示。电源输出电压稳定为6V，两个发热电阻分别为R1=10Ω，R2=20Ω。单刀双掷开关S2可分别与触点a、b接通。请你参与小明他们的研究，分析和解答以下问题：（1）两个开关分别处于什么状态时，模拟电烤箱电路处于“低”挡位？为什么？（2）模拟电烤箱电路处于“中”挡位工作时，消耗的电功率是多少？（3）模拟电烤箱电路处于“高”挡位工作时，通电10min，电流产生多少热量？28．如图所示，R1=10Ω，R2=20Ω，R3=30Ω，电源电压恒定不变，若开关S1闭合，S2断开时，电流表的读数是0.3A，求：（1）电源电压多大？（2）当S1和S2都断开时，R1两端的电压是多少？（3）当S1和S2都闭合时，电路在10s内产生的热量是多少？29．如图1所示，电源电压为24V且保持不变，滑动变阻器R铭牌上的规格是“xxΩ2.5A”。当S闭合、S1断开，滑片P滑到变阻器的中点时，电压表示数如图2所示；当开关S、S1均闭合，滑动变阻器的滑片P滑到a端时，电流表示数如图3所示。求（1）滑动变阻器的最大阻值；（2）当开关S、S1均闭合，变阻器的滑片P滑到a端时，电流通过电阻R1在1min内产生的热量；（3）若电压表的量程为0~15V，电流表的量程为0~3A，S闭合、S1断开且该电路工作中各元件均安全的情况下，通过电阻R1的最小电流是多少?整个电路的总功率变化范围是多少?16.4科学探究：电流的热效应一、单选题1．如图所示的用电器中，利用电流热效应的是（）A．抽油烟机 B．电饼铛C．电视机 D．洗衣机【答案】B【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W=Pt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，则相同时间内产生的热量之比为（）A． B． C． D．【答案】B【解析】由并联电路的电压特点可知，两电阻两端电压，由可得相同时间内电流通过两电阻产生热量比故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（）A．B．C． 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④5Ω电阻丝中的电流比10Ω电阻丝中的电流大A．只有①② B．只有③④ C．只有①③ D．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A。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b端时，电压表的示数变化了2V，此后100s内定值电阻R1产生的热量为200J。下列结果正确的是（）A．电源电压为10VB．R1的阻值为18ΩC．滑动变阻器R的最大阻值为9ΩD．R1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R1串联，电压表测滑动变阻器R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；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当滑片置于滑动变阻器的b端时，电压表的示数变化了2V，即由欧姆定律可得此时电流为则前后两次的电流之比为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b端时，同理可得电源电压为因电源电压不变，联立①②③解得当滑片置于滑动变阻器的b端时，变阻器的最大电阻和R1串联，且二者的阻值相等由串联分压的规律可知，此时R1的电压则电源电压故A错误；此时100s内定值电阻R1产生的热量为200J，由可得R1的阻值则滑动变阻器R的最大阻值也为18Ω，故B正确；C错误；D．当滑片P置于滑动变阻器的中点时，R1消耗的电功率为当滑片P置于滑动变阻器的b端时，R1消耗的电功率为则R1先后两次消耗的电功率之比为故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“10Ω；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（）A．小灯泡L正常发光时的电阻为2ΩB．小灯泡L正常发光时，电压表V2示数为2.5VC．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额=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故D正确。故选D。9．如图甲是小灯泡L和电阻R2的I——U图象，将小灯泡L、电阻R1和电阻R2接入图乙所示电路中，电源电压恒定不变。只闭合开关S1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5VB．电阻R1的阻值为C．所有开关都闭合，在15min内电路中产生的总热量为2400JD．若将L和R1并联在4.5V的电源两端，L和R1消耗的电功率之比为【答案】C【解析】A．由图甲可知，R2的电流随电压的变化关系为一过原点的直线，定当时通过的电流，则由可得，R2的阻值为只闭合开关S3时，R2与L串联，由图甲可知，当时通过的电流，因串联电路各处电流相等，所以由于串联电路两端总电压等于各分电压之和，所以电源电压此时电路的总功率即电源的电压为4V，故错误；B．只闭合开关S1时，R1与L串联，由图甲可知，当时，通过的电流，此时小灯泡L的实际功率则R1两端电压R1的阻值故B错误；C．所有开关都闭合时，电阻R1和电阻R2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，电路的总电阻在15min内电路中产生的总热量故C正确；D．L和R1并联在4.5V的电源两端时，由图甲可知，当时，通过的电流，此时通过R1的电流因并联电路两端电压相等，所以L和R1消耗的电功率之比故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，R1为定值电阻，闭合开关S后，将滑动变阻器R2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V1、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4V②滑动变阻器的滑片处于最右端的时候，定值电阻R1与灯泡L的电功率之比为1∶1③小灯泡正常发光时，定值电阻R1在1min内产生的热量为11.25J④实验过程中，滑动变阻器接入电路的阻值范围为3~35ΩA．只有①② B．只有②④C．只有②③④ D．只有①②④【答案】B【解析】由电路图可知，闭合开关S后，灯泡、R1、R2串联，电压表V1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I-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R2两端的电压，即并联在滑动变阻器R2两端；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UL=0.5V，变阻器R2两端的电压U2=3.5V，电路中的电流I=0.1A，则电源的电压U=UL+U2+IR1=0.5V+3.5V+0.1A×R1①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UL′=2.5V，变阻器R2两端的电压U2′=0.75V，电路中的电流I′=0.25A，则电源的电压U=UL′+U2′+I′R1=2.5V+0.75V+0.25A×R1②由①②可得R1=5Ω，U=4.5V故①错误；②滑动变阻器的滑片处于最右端的时候，R1两端的电压U1=IR1=0.1A×5Ω=0.5V则定值电阻R1与灯泡L的电功率之比故②正确；③小灯泡正常发光时，定值电阻R1在1min内产生的热量Q1=I′2R1t=(0.25A)2×5Ω×60s=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3~35Ω，故④正确。故选B。二、填空题11．电热的公式？单位？焦耳定律：数学表达式为：Q＝____________，电流通过导体做功，若电能全部转化为内能则：Q=W＝________＝________＝________．串联电路中I一定，R越大单位时间内产生的热量越_____．并联电路中，U一定，R越小，I越大（I是平方倍增大）单位时间内产生的热量越______．【答案】

Q=I2Rt

Pt

UIt

U2t/R

多

多【解析】焦耳定律的表达式：Q＝I2Rt；当电能全部转化为内能时,电热等于电功,此时有：Q＝W＝Pt＝UIt＝t；在串联电路中,电流处处相等,根据公式Q＝I2Rt可知，电阻越大，在相同的时间内产生的热量就越多；并联电路中,各支路两端相等,在相同的时间内根据公式Q＝t可知，电阻越小，产生的热量越多．点睛：（1）焦耳定律是定量说明传导电流将电能转换为热能的定律．内容是：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，跟通电的时间成正比．数学表达式：Q＝I2Rt（适用于所有电路）；（2）根据电热与电能之间的关系可知，当全部转化为内能时，电热才等于电能，据此得出电热的计算公式；（3）串联电路中，电流相等，在相同的时间内根据公式Q＝I2Rt可知，电阻越大，产生的热量越多；（4）并联电路中，各支路两端相等，在相同的时间内根据公式Q＝t可知，电阻越小，产生的热量越多．12．一根电阻丝接入3V的电路中，闭合开关后，通过的电流为200mA，则通电100s，电流通过电阻丝产生的热量为__________J．当开关断开后，该电阻丝的电阻大小为__________Ω.【答案】

60

15【解析】由于电阻丝是纯电阻用电器，则电流通过电阻丝产生的热量：QW＝UIt＝3V×200×10−3A×100s＝60J；开关断开后,电阻丝电阻仍存在,则电阻的大小R15Ω.【点睛】电阻丝是纯电阻用电器，已知电压、电流与通电时间，由Q＝W＝UIt可以求出电阻产生的热量；电阻是导体本身的一种属性．电阻丝电阻的大小与通电与否、两端是否有电压无关，任何时候电阻都存在．已知电压和电流，由R可求出电阻．13．通过一根电阻丝的电流为2A，通电1min产生了2.64×104J的热量，它的电阻是________Ω.【答案】110【解析】根据焦耳定律可得，它的电阻．【点睛】本题考查了焦耳定律的灵活运用，知道通过电阻丝的电流和通电1min产生的热量，根据焦耳定律可求出电阻丝的电阻．14．已知两电阻R1∶R2=3∶4，当它们串联在电路中时，R1、R2两端的电压之比U1∶U2=___________；当它们并联在电路中时，电流通过R1、R2所产生相同的热量需要的时间之比t1∶t2=___________。【答案】

3∶4

3∶4【解析】[1]当两电阻串联在电路中时，因串联电路中各处的电流相等，所以，由可得，R1、R2两端的电压之比[2]当两电阻并联在电路中时，并联电路中各支路两端的电压相等，R1、R2所产生的热量相同，根据的导出式可知，需要的时间之比为15．如图是灯L和定值电阻R的I-U图像，当L和R串联在电压恒定的电源上时，L功率为0.3W；当L和R并联在同一电源上时，干路电流是0.9A，此时，L阻值为______Ω，R工作1min产生的热量是______J。【答案】

8

96【解析】[1]当L和R串联在电压恒定的电源上时，L功率为0.3W，由P=UI可知，当UL=1V，IL=0.3A时，满足L的功率是0.3W，串联电路中各处的电流相等，所以R两端的电压是3V，电源电压U=UL+UR=1V+3V=4VR的阻值当L和R并联在同一电源上时，通过R的电流干路电流是0.9A，通过L的电流0.9A-0.4A=0.5AL阻值为[2]R工作1min产生的热量=96J16．R1、R2分别连接成如图所示的甲、乙两种电路，R1＝2R2，电源电压均为U，图甲电路中R1、R2在相同时间内产生的热量为Q甲1、Q甲2，则Q甲1∶Q甲2＝________，图乙中电路中R1、R2在相同时间内产生的热量分别为Q乙1、Q乙2，则Q乙1∶Q乙2＝________．【答案】

2∶1

1∶2【解析】试题分析：根据图甲可知，两只电阻R1、R2串联，由于串联电路中各处的电流都相等，根据Q=I2Rt可得，在相同时间内产生的热量之比：Q甲1：Q甲2=I2R1t：I2R2t=R1：R2=2R2：R2=2：1；根据图乙可知，两只电阻R1、R2并联，由于并联电路中各并联支路两端的电压相等，所以根据Q=W=U2t/R可得，在相同时间内产生的热量之比：Q乙1：Q乙2=U2t/R1：U2t/R2=R2：R1=R2：2R2=1：2．【考点定位】欧姆定律；电热的计算17．一个家用电火锅，电路如图所示，已知R1＝88Ω，R2＝44Ω，那么它有______个温度挡：当只闭合开关S1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4.2×105J的热量，可将质量为2kg、初温为20oC的水加热到______oC。（已知加热效率为60%）【答案】

3

低

1100

16500

50【解析】[1]根据电路图可知，只闭合S1，电路为R1的基本电路；只闭合S2，电路为R2的基本电路，同时闭合S1、S2，R1、R2并联；由可知，电路由高、中、低三个温度挡。[2]当只闭合开关S1时，电路为R1的基本电路，由于R1>R2，即此时电路电阻最大，由可知，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S1、S2时，电路总电阻最小，由可知，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[4]高温挡工作10s，能放出的热量[5]水吸收的热量Q吸＝ηQ放＝60%×4.2×105J＝2.52×105J由Q吸＝cm（t-t0）可得18．如图所示，电源电压恒为12V，，滑动变阻器的规格为“”，电流表的量程为“”，小灯泡上标有“”字样，不考虑温度对灯丝电阻的影响。当开关S闭合，S1、S2断开，小灯泡正常发光，则通电电流通过滑动变阻器产生的热量为___________J；当S、S1、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】

180

30【解析】[1]当开关S闭合，S1、S2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灯泡正常发光时的电流，即电路中的电流通电电流通过滑动变阻器产生的热量为[2]当S、S1、S2都闭合，电阻R0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R0的电流通过滑动变阻器的最大电流滑动变阻器允许接入电路中的最小阻值为三、实验题19．如图所示，利用五个阻值均为5Ω的电阻和三个封闭有等量空气的透明容器完成“焦耳定律”的探究实验：（1）通电后观察甲、乙两个容器，可以得出结论：在___________和通电时间一定时，___________越大，产生热量越多；（2）若要探究电流对电热的影响，应该选择观察___________两个容器；（3）不计热量损失，通电后比较三个容器，会发现在相同时间内___________容器中空气吸收的热量最多。三个容器中，空气最多吸收的热量是最少吸收的热量的___________倍；（4）若装置通电后，经过电阻A的电流为1A，那么通电2min，电阻E产生的热量为___________J。【答案】

电流

电阻

甲、丙

乙

8

150【解析】（1）[1][2]甲、乙容器里的电阻串联，由串联电路电流特点可知通过甲、乙两容器中的电阻的电流相等，乙图U形管的液面高度差大于甲图，则乙容器内电阻产生的热量多，所以通电后观察甲、乙两个实验装置，可以得出结论：在电流和通电时间一定时，电阻越大，产生的热量越多。（2）[3]由于丙容器中的电阻与容器外的电阻并联后再与甲、乙容器里的电阻串联，由并联电路的电流特点可知通过甲、乙的电流大于通过丙的电流，甲和丙的电阻阻值相等，所以探究电流对电热的影响，应选择观察甲、丙两个实验装置。（3）[4][5]丙容器中的电阻与容器外的电阻并联后再与甲、乙容器里的电阻串联，若通过电路的电流为I，根据串联电路各处电流相等，并联电路干路电流等于各支路电流之和可知因丙图中两电阻阻值相等，两电阻并联其两端电压相等，由欧姆定律可知通过丙图中两电阻的电流相等，则，由焦耳定律可得通电相同时间时，电阻产生的热量所以三个密闭容器中的电阻产生热量之比为4∶8∶1，即乙容器中空气吸收的热量最多，空气最多吸收的热量是最少吸收的热量的8倍。（4）[6]通过A的电流为1A，丙中两个5欧姆的电阻并联，根据欧姆定律可知，通过两个电阻的电流是相同的，根据并联电路的电流关系可知，通过E点的电流为电流通过电阻E产生的热量20．如图所示是探究“电流产生的热量与哪些因素有关”的装置。（1）图甲中在两个相同的密闭容器中装有质量相等的空气，并各放置一根阻值不同的电阻丝，此装置可研究电流产生的热量与_____的关系；（2）图乙相同的两密闭容器中的电阻丝阻值相等，在其中一容器外部并联一个阻值相同的电阻丝，若图乙中两玻璃管内液面上升高度相同，则故障可能是_____。排除故障后通电相同时间，发现左侧玻璃管内液面上升较高，这表明：在电阻和通电时间相同的情况下，通过导体的_____越大，产生的热量越多；（3）若甲、乙两次实验的电源电压及通电时间相同，则a、c两电阻丝产生热量的比值Qa∶Qc＝_____。【答案】

电阻

e电阻丝断路

电流

1∶4【解析】（1）[1]图甲中，两个电阻丝串联在电路中，电流相同，通电时间相同，电阻不同，所以探究的是电流产生热量的多少与电阻的关系。（2）[2]图乙中两玻璃管内液面上升高度相同，说明两容器内电阻丝产生的热量相同，由于c、d两电阻丝阻值相等，根据Q＝I2Rt可知，通过容器内两个电阻丝的电流相等，说明e电阻丝没有电流通过，故障可能是e电阻丝断路。[3]图乙装置中右侧两个5Ω的电阻丝并联后再与左侧一个5Ω的电阻丝串联，根据串联电路的电流规律可知，右侧两个电阻丝的总电流和左侧的电阻丝电流相等，即I右＝I左，两个5Ω的电阻并联，根据并联电路的电流特点知I右＝I1+I2，两电阻阻值相等，则支路中电流相等，即I1＝I2，所以右边容器中通过电阻丝的电流是左侧容器中电阻丝通过电流的一半，由Q＝I2Rt可知，左边容器中的电阻产生的热量多，温度升得较快；这表明：在通电时间和电阻相同时，电流越大，通过导体产生的热量越多。（3）[4]甲装置中5Ω的电阻与10Ω的电阻串联，则总电阻R甲＝5Ω+10Ω＝15Ω乙装置中右侧容器内外两个5Ω的电阻并联后再与c容器中5Ω的电阻串联，则总电阻由于甲、乙两次实验的电源电压相同，则根据欧姆定律可知由于a、c中两电阻的阻值相等,通电时间相同，根据Q＝I2Rt可知21．某物理学习小组进行“探究电流相同时通电导体产生热量的多少跟电阻的关系”时，可供选用的器材有：6V电源、5Ω的发热电阻两只、10Ω的发热电阻两只、量程适合的温度计两支、规格相同的烧瓶两只、水、酒精、煤油、开关、导线若干。（1）设计了图甲和图乙所示的两个方案，本实验应该选用图______所示方案；（2）所选方案中两发热电阻阻值应______，两个烧瓶内液体应为质量______，种类______液体（均填“相同”或“不同”）；（3）已知比热容的大小为c水>c酒精>c煤油，为了缩短实验时间，应选用的液体是______。原因是______；（4）如果是探究：不同物质的吸热能力，实验小组认为图甲和图乙所示两个方案均可行，为了让两种液体相同时间内吸收的热量相同，不论选择哪种方案，两发热电阻的阻值应______（填“相同”或“不同”）。【答案】

甲

不同

相同

相同

煤油

煤油的比热容小，现象明显

相同【解析】（1）[1]该实验是探究电流相同时通电导体产生热量的多少跟电阻的关系，所以应该控制电流相等，所以两根电阻丝应该串联，甲图两电阻丝串联，乙图两电阻丝并联，所以选用甲图方案。（2）[2]本实验是探究通电导体产生热量的多少跟电阻的关系，所以要让通过两电阻的电流相等，电阻不相等。[3][4]本实验是通过液体的温度变化判断电阻丝通电产生的热量多少，由吸热公式可知要让液体质量和种类都相同。（3）[5][6]为了缩短实验时间，实验中应该选择吸收热量，温度升高的较快的液体。因为c水>c酒精>c煤油，由吸热公式可知质量相同时，比热容小的温度升高的快，所以应选用的液体是煤油。（4）[7]如果选用图甲，两电阻串联，通过两电阻电流相等，液体吸收热量为所以要让液体相同时间内吸收的热量相同，两烧杯内的电阻丝电阻应该相等。如果选用图乙，两电阻并联，两电阻两端电压相等，液体吸收热量为所以要让液体相同时间内吸收的热量相同，两烧杯内的电阻丝电阻应该相等。22．探究“影响电流热效应的因素”实验中：（1）为了探究电流通过电阻产生的热量与电流的关系，小明设计了甲图装置，在烧瓶内安装一根电阻丝，并插入一支温度计，实验中烧瓶内液体选择了煤油而不是水，这样选择的理由是___________；（2）小明先测量烧瓶内液体的温度后，闭合开关，通电30s再测量烧瓶内液体的温度，得到温度的升高量填入表中；然后移动滑动变阻器滑片改变电流大小，重复上述操作，获得第二组数据（见表）：实验次数电流/A通电时间/s电阻/Ω温度升高量/℃10.330101.520.630106.0由此得出：同一导体，在___________相等时，___________越大，其产生的热量越多；（3）若要探究电流通过电阻产生热量与电阻的关系，可选择乙图中___________（选填“A”或“B”）烧瓶中的电阻与甲图中的烧瓶电阻___________（串/并）联；（4）小明提议利用上述实验装置改做“比较水和煤油的吸热能力”的实验，则他应选择乙图中___________（选填“A”或“B”）烧瓶与甲图中的烧瓶并联，并将其中一烧瓶中的液体换成___________相同的水，实验时水和煤油吸热的多少是通过___________（温度升高量/加热时间）来间接反映的，这种研究物理问题的方法叫___________。【答案】

煤油的比热容小，吸收相同的热量时，温度的变化比较大

通电时间

电流

B

串

A

质量

加热时间

转换法【解析】（1）[1]煤油比水的比热容小，吸收相同的热量时，煤油的温度变化比较大，温度计示数变化明显，实验效果比较好。（2）[2][3]由表格数据知，同一导体，通电时间相同，第2次实验电流较大，温度升高量较大，故得出：同一导体，在通电时间相等时，电流越大，其产生的热量越多。（3）[4][5]探究电流产生热量多少跟电阻的关系时，应控制电流和通电时间不变，改变电阻的大小。由于串联电路中电流处处相等，通电时间相同，所以选择乙图中的B电阻与甲图中的烧瓶电阻串联。（4）[6][7]“比较水和煤油比热容的大小”时，可使相同质量的水和煤油吸收相同的热量，比较温度的变化，温度变化小的吸热能力强。根据并联电路各支路电压相等和①可知，要使相同质量的水和煤油相同时间吸热相同，故要控制两电阻丝的阻值大小相等，故应选择乙图中A烧瓶与甲图中的烧瓶并联，并将其中一烧瓶中的液体换成质量相同的水。[8][9]根据①，实验时水和煤油吸热的多少是通过加热时间来间接反映的，这种研究物理问题的方法叫转换法。四、计算题23．如图所示的电路中电源电压恒为3V。闭合开关S后，电阻R1的电功率为3W，电阻R2的电功率为4.5W。求：（1）通过电阻R1的电流；（2）电阻R2的阻值；（3）整个电路在10s内产生的热量。【答案】（1）1A；（2）2Ω；（3）75J【解析】解：（1）R1和R2并联，故电压关系为通过电阻R1的电流（2）电阻R2的阻值（3）整个电路在10s内产生的热量答：（1）通过电阻R1的电流1A；（2）电阻R2的阻值2Ω；（3）整个电路在10s内产生的热量75J。24．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）R2两端的电压是多少伏？（2）R2的电阻是多少欧？（3）通电1min电流通过R2所产生的热量是多少焦？【答案】（1）1V；（2）5Ω；（3）12J【解析】解：（1）由电路图可知，R1与R2串联，电压表测R1两端的电压，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，R2两端的电压U2=U-U1=3V-2V=1V（2）由可得，R2的电阻（3）1min电流通过R2所产生的热量Q1=I2R2t=(0.2A)2×5Ω×60s=12J答：（1）R2两端的电压为1V；（2）R2的电阻为5Ω；（3）1min电流通过R2所产生的热量为12J。25．如图所示的电路中，R为定值电阻，小灯泡L上标有“6V3.6W”的字样。闭合开关S后，灯泡正常发光，电流表的示数为0.8A。通过计算回答：（1）小灯泡的额定电流是多少安？（2）定值电阻R的阻值是多少欧？（3）通电60s，定值电阻R产生的热量是多少焦？【答案】（1）0.6A；（2）30Ω；（3）72J【解析】解：（1）小灯泡L上标有“6V3.6W”的字样，由得，灯泡L的额定电流为（2）由电路图可知，灯泡L与电阻R并联，电流表测干路中的电流，因并联电路中各支路两端电压相等，且小灯泡正常发光，则定值电阻R的电压因并联电路干路电流等于各支路电流之和，所以通过R的电流由欧姆定律可得定值电阻R的阻值（3）通电60s，定值电阻R产生的热量答：（1）灯泡L的额定电流是0.6A；（2）定值电阻R的阻值是30Ω；（3）通电60s，定值电阻R产生的热量为72J。26．现代新型电饭锅，它采用“聪明火”技术，智能化地控制食物在不同时间段的温度，以得到最佳的营养和口感，其简化电路如图甲所示，其中R1和R2均为电热丝，S1是自动控制开关。煮饭时，把电饭锅接入220V电路中，在电饭锅工作的30min内，电路中总电流随时间变化的图像如图乙所示。求：（1）S和S1都闭合时电饭锅的电功率；（2）电热丝R2的阻值；（3）这30min内电饭锅产生的热量；（4）产生的热量正好可以把2kg的水从室温20℃升高到100℃，求这个电饭锅的热效率。【答案】（1）660W；（2）220Ω；（3）9.9×105J；（4）67.9%【解析】解：（1）当S和S1都闭合时，R1和R2并联，根据并联电阻的特点知，电路中的电阻最小，由知，此时电路消耗的电功率最大，由图乙可知，通过干路的电流为3A，由P=UI可得电饭锅的电功率P=UI=220V×3A=660W（2）当S闭合，只闭合开关S时，只有R1接入电路，由图乙可知，此时通过R1的电流为2A，由并联电路的电流特点可知，通过R2的电流为I2=I-I1=3A-2A=1A由欧姆定律可得R2的电阻（3）由图像可知，30min内电流是3A时的工作时间t=10min+5min=15min=900sI′=2A时的工作时间t′=5min+10min=15min=900s这30min内电饭锅产生的热量W=UIt+UI′t′=220V×3A×900s+220V×2A×900s=9.9×105J（4）水吸收的热量Q吸=c水m(t2-t1)=4.2×103J/(kg•℃)×2kg×(100℃-20℃)=6.72×105J这个电饭锅的热效率答：（1）S和S1都闭合时电饭锅的电功率为660W；（2）电热丝R2的阻值为220Ω；（3）这30min内电饭锅产生的热量为9.9×105J；（4）产生的热量正好可以把2kg的水从室温20℃升高到100℃，这个电饭锅的热效率为67.9%。27．小明家买了一台电烤箱，发热功率有高、中、低三个挡位。小明根据电烤箱的工作情况，跟同学们在实验室组成的模拟电烤箱的实验电路如图所示。电源输出电压稳定为6V，两个发热电阻分别为R1=10Ω，R2=20Ω。单刀双掷开关S2可分别与触点a、b接通。请你参与小明他们的研究，分析