2025年沪粤版九年级物理寒假复习 第19讲 焦耳定律

第19讲焦耳定律【学习目标】1.知道电流的热效应；2.理解焦耳定律，知道电流通过导体时产生热的多少与哪些因素有关；3.知道电热的利用和防止。【基础知识】一.电流的热效应1．定义：电流通过导体，导体会发热的现象，叫做电流的热效应。2．影响电流的热效应大小的因素：导体通电时，产生的热量与导体的电阻、导体中的电流和通过时间有关。通电时间越长，电流越大，电阻越大，产生的热量越多。电流通过导体时，电流的热效应总是存在的。这是因为导体都有电阻。导体通电时，由于要克服导体对电流的阻碍作用，所以要消耗电能，这时电能转化成内能。如果导体的电阻为零，电流通过导体时，不需要把电能转化成内能，这时电能在导体中传输时也不会因发热而损失。3.探究影响电流通过导体产生的热量的因素（1）通电导体产生的热量跟电阻的关系如图15-10所示，甲、乙两个锥形瓶中的电阻丝的电阻R1、R2分别为5Ω和10Ω，两个瓶中装有等量的煤油，锥形瓶中温度计的示数变化反映电阻丝产生热量的多少。两容器中的电阻丝串联起来接到电源两端，通过两段电阻丝的电流相同。通电一定时间后，比较两个温度计的示数变化情况。你看到的现象说明了什么?实验表明：在电流相同、通电时间相同的情况下，电阻越大，这个电阻产生的热量越多。（2）电流产生的热量与电流大小的关系如图18.4-3所示，两个密闭容器中的电阻一样大，在其中一个容器的外部，将一个电阻和这个容器内的电阻并联，因此通过两容器中电阻的电流不同。在通电时间相同的情况下，观察两个U形管中液面高度的变化。你看到的现象说明了什么?实验表明：在电阻相同、通电时间相同的情况下，通过一个电阻的电流越大，这个电阻产生的热量越多。二.焦耳定律1．内容：电流通过导体产生的热量，跟电流的平方成正比，跟导体的电阻成正比，跟通电的时间成正比。这个规律叫做焦耳定律。2．公式：Q=I2Rt三．电热的利用和防止1.电热的利用：日常生产、生活中会经常用到电热，如家用的热水器、电饭煲等，这些都是用电来加热的设备，叫电热器。要点诠释：这些用电器的共同特点就是利用电流做功，将电能转化成内能，使我们获得需要的热量。有些电器通电时也能产生热量，但是由于不是用电来加热的，所以不能叫电热器(如电视机、电脑等)。2.电热的危害：很多情况下，电流通过导体时产生的热量，并不是我们需要的，这时电能白白消耗掉了，有时还会引起事故甚至灾害，所以要想办法阻止电热的产生。【考点剖析】考点一：基础知识例1．（2021·全国·九年级课时练习）均标有“220V60W”的白炽灯、电风扇和电热器并联在家庭电路中，都正常工作时，相同时间内电流做功____（选填“相等”或“不相等”）；相同时间内产生热量Q电风扇____（选填“大于”、“小于”或“等于”）Q电热器。考点二：探究焦耳定律例2．（2021·全国·九年级课前预习）在做“电流通过导体时产生的热量与什么因素有关”的实验时，小于采用了如图甲所示的实验装置。两个透明的容器中密闭了等量的空气，U型管中液面变化反映了密闭空气温度的变化。（1）若通电时间相同，发现B玻璃管内液面上升较高，这表明：在电流和通电时间相同的情况下，导体的___________越大，产生的热量越多；（2）小刚采用了如图乙所示的实验装置，通电相同时间，发现A玻璃管液面上升较高，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）该实验中用到的研究物理问题的方法是___________法和___________法。考点三：知识运用例3．（2021·全国·九年级课时练习）电热膜是一种新型的电热器件，如图甲所示是一种常见的电热膜。电热膜是在绝缘的聚酯薄膜表面，经过特殊工艺加工形成的一条条薄的导电墨线，导电墨线两端与金属导线相连，形成网状结构，其内部结构如图乙所示。电热膜通电工作时没有发红、炽热或发光现象的产生。它与被加热的物体直接接触，产生的热量很快传给被加热物体，所以电热膜本身的温度并不太高，不易氧化，使用寿命长。在制造电热膜时，会出现不同区域的导电墨线厚度不均匀的现象，厚的导电墨线电阻小。导电墨线的电阻随温度变化的关系如图丙所示，这种温度特性的优点是，它不会因厚度不均匀而出现严重的发热不均、局部过热的现象，这是电热丝所不具备的，它保证了电热膜各处的温度均衡。(1)电热膜取暖器工作时，室内空气温度升高是通过______方式增加空气内能的。(2)某根导电墨线的局部导电材料脱落，如图丁中A部分，这根导电墨线的电阻会______。A．变大B．变小C．不变D．以上三种情况均有可能(3)与传统的电热丝加热器相比，电热膜取暖器的发热效率高，原因是______。(4)传统的电热丝发生接触不良时，会引起火灾，是因为______。(5)将图戊中一块电热膜接入电路，正常工作时金属导线中A、B处电流分别为IA和IB，则IA______IB（选填“＞”、“＜”或“=”）。(6)电热膜不会因厚度不均而出现局部过热的现象，原因______。【真题演练】一、单选题1．（2021·山东淄博·中考真题）长短、粗细均相同的保险丝和铜丝，分别接到线路板上A、B间和C、D间，如图所示。移动滑动变阻器的滑片，发现保险丝熔断而铜丝完好。下列说法错误的是（）A．保险丝的电阻比铜丝的大B．通过保险丝的电流比铜丝的大C．电流通过保险丝产生的热量比铜丝的多D．为了用电安全，禁止用铜丝代替保险丝二、实验题2．（2021·山东日照·中考真题）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只，规格相同的烧瓶两只，水，酒精，煤油，开关，导线若干。（1）他们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的阻值应________，两个烧瓶内的液体应为质量_________的_______种类的液体。（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_______。完成上述实验后，实验小组利用以上器材，又添加了天平、烧杯、停表等器材，设计了“测定酒精的比热容”的实验。已知在本次实验条件下，水的沸点为100℃，酒精的沸点为78℃，忽略热量散失。（4）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”）。（5）方案选定后，实验过程如下：①将天平放在水平实验台上，把游码拨到标尺左端的零刻度线处，观察到指针偏向分度盘的左侧，向右调节___________，直至天平平衡。用烧杯和天平测量出质量相等的水和酒精，分别装入两个烧瓶里。②记下两种液体的初始温度，接通电路，加热一段时间后，记下液体的末态温度。该实验过程中应保证酒精的温度低于___________。③根据表中数据可得酒精的比热容为___________J/（kg·℃）。液体加热时间/s质量/g初始温度/℃末态温度/℃比热容/J/（kg·℃）水4206020324.2×103酒精420602041（6）结合表中数据进一步分析，可知实验过程中选择的是图___________所示方案。三、计算题3．（2021·山东莱芜·中考真题）（1）如图所示为国庆70周年阅兵中首次亮相的ZTQ-15式轻型坦克，它能适应水网地带、山地、高原等环境恶劣地区作战。据网络消息，该型坦克重，每条履带与地面的接触面积约。求该轻型坦克对水平地面的压强。（2）小亮家新买了一辆汽车，车上的座椅垫具有电加热功能，如图甲所示。通过观察和研究，他了解到该座椅垫有“高温”、“低温”和“关”三个档位，“高温”档功率为，“低温”档功率为。该座椅垫加热部分的电路简图如图乙所示，电源电压为，S为档位切换开关，和为电热丝。当座椅垫处于“高温”档加热时，通过计算回答：①通过座椅垫的电流是多少安？②电热丝的阻值是多少欧？③座椅垫工作产生的热量是多少焦？4．（2021·山东淄博·中考真题）在测量小灯泡电功率的实验中，电路如图甲所示，电源电压恒为4V，小灯泡标有“2.5V”字样，滑动变阻器规格为“50Ω1A”，实验得到小灯泡的I-Ｕ图像如图乙所示。求：（1）小灯泡的额定功率；（2）小灯泡正常发光时，滑动变阻器R接入电路的阻值；（3）当小灯泡消耗的功率为0.2W时，通电1min，滑动变阻器R产生的热量。5．（2021·山东威海·中考真题）某品牌电热扇工作原理如图所示。S1为双触点开关，1、2、3、4为开关触点，通过旋转开关S1，可实现加热功能的“空挡”“低温挡”和“高温挡”之间的切换；电动机工作时可使电热扇往复转动。和均为电热丝，阻值不受温度影响，。电热扇部分参数如表所示。（1）请画出电热扇处于低温挡且不转动时的等效电路图，并计算此时电路正常工作消耗的总功率。（2）求的阻值。（3）若电动机正常工作10min，内部线圈产生的热量为多少？额定电压220V高温档加热功率1650W电动机功率44W电动机线圈电阻6Ω6．（2021·湖北天门·中考真题）如图所示，电源电压为6V，定值电阻R1、R2的阻值分别为12Ω、18Ω。求：（1）当闭合、接1时，通过R1的电流；（2）当断开、接1时，通电，R2产生的热量；（3）电路总功率的取值范围。【过关检测】一、填空题1．（2020·河北定州·九年级期中）央视《是真的吗》节目中，主持人做了“电池口香糖锡纸=取火工具”的实验：取口香糖锡纸，中间剪掉一些（如图乙），将锡纸条带锡的一端接在电池的正极，另一端接在电池的负极，很快发现锡纸条开始冒烟、着火（如图甲），这里利用了电流的_______效应。已知锡纸条上ab，bc，cd段长度相等，则_______段的电阻最大，因为材料和长度相同时，横截面积越_______（“大”或“小”），电阻越大。2．（2021·全国·九年级单元测试）如图所示，电热膜是在绝缘聚酯薄膜表面，用金属导线将经过特殊工艺加工形成的一条条薄的粗细均匀的导电墨线连接形成网状结构。电热膜中导电墨线连接的方式是_____联，电热膜能发热是因为电流具有_____效应；某电热膜总功率4400W，正常工作2小时消耗电能_____kW•h。3．（2021·全国·九年级课时练习）如图所示，是物理兴趣小组发明的泡沫切割器，主要由输出电压为3V的电源和阻值为的电热丝构成。则该切割器在正常工作时通过电热丝的电流是______A，电热丝1min时间内放出的热量是______J。4．（2021·全国·九年级课时练习）如图所示，电源电压不变，先闭合开关S1，电流表示数为0.5A，再闭合开关S2，电流表示数增加了0.3A，则R1、R2两端电压之比为___________，R1、R2电阻值之比为___________，若电阻R2=5Ω，通电1min电阻R1产生的热量为___________J。二、单选题5．（2021·全国·九年级课前预习）小亮学习小组在一次野炊活动中，忘了带火柴，老师将锡箔纸连接在干电池两端，利用电流的热效应将锡箔纸点燃，使他们吃到了香喷喷的饭菜。下列电器中，主要利用该原理工作的是（）A．电暖气 B．电风扇 C．电视机 D．节能灯6．（2021·全国·九年级课时练习）有两根电热丝、，且，若单独用烧开一壶水，所需时间为。若将这两根电热丝分别串联和并联在同一电源中烧开同一壶水，则所需的时间分别为（不计热损失）（）A．、 B．、 C．、 D．、7．（2021·全国·九年级课前预习）图甲是小灯泡L和电阻R的I﹣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S1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（）A．电源电压为3VB．只闭合S1时，小灯泡L的电阻为2ΩC．再闭合S2后，电流表的示数增加0.5AD．再闭合S2后，在1min内电阻R产生的热量为48J8．（2021·全国·九年级课前预习）在探究“电流通过导体产生热量的多少跟什么因素有关”的实验中，三个透明容器中密封着等量的空气，容器内的电阻连接情况如图所示，通电后，观察U形管中液面高度的变化。则（）A．甲、乙、丙三个容器内的导体，电流相等B．通电一段时间后，U形管中液面高度变化最大的是乙C．要探究电流产生的热量与电阻的关系，需观察甲、丙两个U形管中液面高度的变化D．要探究电流产生的热量与电流的关系，需观察甲、乙两个U形管中液面高度的变化三、实验题9．（2021·全国·九年级课时练习）小明利用如图甲所示的实验装置研究A、B两种固体的熔化特点。瓶中的电热丝阻值R1＝2R2，两种细小颗粒的质量相同。通电一段时间待两种物质都熔化完就断开开关，作出两种固体温度随时间的变化图像如图乙所示，忽略过程中的热损失。（1）若两根电热丝长度和材料都相同，则电热丝R1较______（选填“粗”或“细”）；（2）由图像可知：熔化过程中A吸收的热量______（选填“大于”、“小于”或“等于”）B吸收的热量。颗粒A、B固态时的比热容之比为______；（3）图甲装置还可以探究电热与______的关系。若实验中其他条件不变，调节滑动变阻器使电路中的电流变为原来的2倍，则固体A的熔化时间将变为______min。四、计算题10．（2021·全国·九年级单元测试）养生壶是大家非常喜欢的小电器，有加热、保温等功能，接在220V的家庭电路中使用，如图所示；图是养生壶的加热水槽部分工作原理电路图，S是一个温控开关，R1为电加热丝，阻值为88Ω，当处于加热状态时，水被迅速加热，达到预定温度后，S自动切换到另一位置，处于保温状态且保温时加热丝的功率为88W；不考虑温度对电阻的影响，且不计指示灯的阻值（A、B是两种不同颜色的指示灯，红灯亮表示加热状态，绿灯亮表示保温状态）；求：（1）分析说明A、B哪个是红灯，哪个是绿灯；（2）该养生壶的加热功率；（3）电阻R2的阻值及养生壶处于保温状态时R2在2min内产生的热量。第19讲焦耳定律【学习目标】1.知道电流的热效应；2.理解焦耳定律，知道电流通过导体时产生热的多少与哪些因素有关；3.知道电热的利用和防止。【基础知识】一.电流的热效应1．定义：电流通过导体，导体会发热的现象，叫做电流的热效应。2．影响电流的热效应大小的因素：导体通电时，产生的热量与导体的电阻、导体中的电流和通过时间有关。通电时间越长，电流越大，电阻越大，产生的热量越多。电流通过导体时，电流的热效应总是存在的。这是因为导体都有电阻。导体通电时，由于要克服导体对电流的阻碍作用，所以要消耗电能，这时电能转化成内能。如果导体的电阻为零，电流通过导体时，不需要把电能转化成内能，这时电能在导体中传输时也不会因发热而损失。3.探究影响电流通过导体产生的热量的因素（1）通电导体产生的热量跟电阻的关系如图15-10所示，甲、乙两个锥形瓶中的电阻丝的电阻R1、R2分别为5Ω和10Ω，两个瓶中装有等量的煤油，锥形瓶中温度计的示数变化反映电阻丝产生热量的多少。两容器中的电阻丝串联起来接到电源两端，通过两段电阻丝的电流相同。通电一定时间后，比较两个温度计的示数变化情况。你看到的现象说明了什么?实验表明：在电流相同、通电时间相同的情况下，电阻越大，这个电阻产生的热量越多。（2）电流产生的热量与电流大小的关系如图18.4-3所示，两个密闭容器中的电阻一样大，在其中一个容器的外部，将一个电阻和这个容器内的电阻并联，因此通过两容器中电阻的电流不同。在通电时间相同的情况下，观察两个U形管中液面高度的变化。你看到的现象说明了什么?实验表明：在电阻相同、通电时间相同的情况下，通过一个电阻的电流越大，这个电阻产生的热量越多。二.焦耳定律1．内容：电流通过导体产生的热量，跟电流的平方成正比，跟导体的电阻成正比，跟通电的时间成正比。这个规律叫做焦耳定律。2．公式：Q=I2Rt三．电热的利用和防止1.电热的利用：日常生产、生活中会经常用到电热，如家用的热水器、电饭煲等，这些都是用电来加热的设备，叫电热器。要点诠释：这些用电器的共同特点就是利用电流做功，将电能转化成内能，使我们获得需要的热量。有些电器通电时也能产生热量，但是由于不是用电来加热的，所以不能叫电热器(如电视机、电脑等)。2.电热的危害：很多情况下，电流通过导体时产生的热量，并不是我们需要的，这时电能白白消耗掉了，有时还会引起事故甚至灾害，所以要想办法阻止电热的产生。【考点剖析】考点一：基础知识例1．（2021·全国·九年级课时练习）均标有“220V60W”的白炽灯、电风扇和电热器并联在家庭电路中，都正常工作时，相同时间内电流做功____（选填“相等”或“不相等”）；相同时间内产生热量Q电风扇____（选填“大于”、“小于”或“等于”）Q电热器。【答案】相等小于【解析】[1]由题意知，白炽灯、电风扇、电热器的额定电压都是220V，额定功率都是60W，把它们并联在照明电路中，它们都能正常工作，由W=Pt可知，在相同时间内电流做功相等。[2]电风扇工作时，主要把电能转化为机械能，产生很少的热量，电热器工作时，把电能几乎全部转化为热量。考点二：探究焦耳定律例2．（2021·全国·九年级课前预习）在做“电流通过导体时产生的热量与什么因素有关”的实验时，小于采用了如图甲所示的实验装置。两个透明的容器中密闭了等量的空气，U型管中液面变化反映了密闭空气温度的变化。（1）若通电时间相同，发现B玻璃管内液面上升较高，这表明：在电流和通电时间相同的情况下，导体的___________越大，产生的热量越多；（2）小刚采用了如图乙所示的实验装置，通电相同时间，发现A玻璃管液面上升较高，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）该实验中用到的研究物理问题的方法是___________法和___________法。【答案】电阻电流控制变量转换【解析】[1]将容器中的电阻丝串联起来接到电源两端，通过它们的电流I与通电时间t相同，左边容器中的电阻小于右边容器中的电阻，右边容器中的电阻产生的热量多，温度升得较快，根据控制变量法可得：在相同时间内，电流相同的情况下，电阻越大，电流通过导体时产生的热量越多。[2]装置中一个的电阻与两个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，两个的电阻并联，根据并联电路的电流特点知，两电阻阻值相等，则支路中电流相等，即，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，由题意，左边容器中的电阻产生的热量多，温度升得较快，根据控制变量法可得：在相同时间内，电阻相同，电流越大，通过导体时产生的热量越多。[3]电流产生的热量与电阻、电流及通电时间等多个因素有关，探究时每次只能选择一个因素进行，其它因素相同，故这是控制变量法的应用。[4]热量的多少不容易直接观察，我们通过U型管液柱的高度差来间接反映，故这是转换法的应用。考点三：知识运用例3．（2021·全国·九年级课时练习）电热膜是一种新型的电热器件，如图甲所示是一种常见的电热膜。电热膜是在绝缘的聚酯薄膜表面，经过特殊工艺加工形成的一条条薄的导电墨线，导电墨线两端与金属导线相连，形成网状结构，其内部结构如图乙所示。电热膜通电工作时没有发红、炽热或发光现象的产生。它与被加热的物体直接接触，产生的热量很快传给被加热物体，所以电热膜本身的温度并不太高，不易氧化，使用寿命长。在制造电热膜时，会出现不同区域的导电墨线厚度不均匀的现象，厚的导电墨线电阻小。导电墨线的电阻随温度变化的关系如图丙所示，这种温度特性的优点是，它不会因厚度不均匀而出现严重的发热不均、局部过热的现象，这是电热丝所不具备的，它保证了电热膜各处的温度均衡。(1)电热膜取暖器工作时，室内空气温度升高是通过______方式增加空气内能的。(2)某根导电墨线的局部导电材料脱落，如图丁中A部分，这根导电墨线的电阻会______。A．变大B．变小C．不变D．以上三种情况均有可能(3)与传统的电热丝加热器相比，电热膜取暖器的发热效率高，原因是______。(4)传统的电热丝发生接触不良时，会引起火灾，是因为______。(5)将图戊中一块电热膜接入电路，正常工作时金属导线中A、B处电流分别为IA和IB，则IA______IB（选填“＞”、“＜”或“=”）。(6)电热膜不会因厚度不均而出现局部过热的现象，原因______。【答案】热传递A电热膜通电工作时，没有发红、炽热现象电热丝接触不良，会导致接触面积变小，电阻变大，会使局部过热＜墨线温度升高时电阻增大，所以发热功率减小【解析】(1)[1]电热膜取暖器工作时放出热量，室内空气吸收热量，温度升高，是通过热传递的方式使得室内温度升高。(2)[2]部分的凹形会导致横截面积变小，电阻变大，故选A。(3)[3]此题可以从原文中获取答案：电热膜通电工作时，没有发红、炽热现象。(4)[4]电阻的影响因素为：长短、横截面积和材料，电热丝接触不良，会导致接触面积变小，电阻变大，在局部产生的热量过多。(5)[5]因为墨线是并联的，如图中，若通过每条墨线的电流为I，则IA=3I，IB=9I，因此IA＜IB。(6)[6]从丙图可以看出随温度升高导电墨线电阻而增大，由，所以发热功率减小。【真题演练】一、单选题1．（2021·山东淄博·中考真题）长短、粗细均相同的保险丝和铜丝，分别接到线路板上A、B间和C、D间，如图所示。移动滑动变阻器的滑片，发现保险丝熔断而铜丝完好。下列说法错误的是（）A．保险丝的电阻比铜丝的大B．通过保险丝的电流比铜丝的大C．电流通过保险丝产生的热量比铜丝的多D．为了用电安全，禁止用铜丝代替保险丝【答案】B【解析】A．由于保险丝的电阻率大、熔点低，而铜丝的电阻率小、熔点高，所以比较长短、粗细均相同的保险丝和铜丝，保险丝的电阻比铜丝的大，故A正确，不符合题意；B．由图知道，保险丝和铜丝串联，由于串联电路电流处处相等，故B错误，符合题意；C．由Q=I2Rt知道，电流相同、通电时间相同，电阻大的产生的热量多，所以，电流通过保险丝产生的热量比铜丝的多，故C正确，不符合题意；D．若换用铜线作保险丝，由于铜丝的熔点高，当电路中电流过大时不会熔断，无法保护电路，所以，为了用电安全，禁止用铜丝代替保险丝，故D正确，不符合题意。故选B。二、实验题2．（2021·山东日照·中考真题）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只，规格相同的烧瓶两只，水，酒精，煤油，开关，导线若干。（1）他们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的阻值应________，两个烧瓶内的液体应为质量_________的_______种类的液体。（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_______。完成上述实验后，实验小组利用以上器材，又添加了天平、烧杯、停表等器材，设计了“测定酒精的比热容”的实验。已知在本次实验条件下，水的沸点为100℃，酒精的沸点为78℃，忽略热量散失。（4）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”）。（5）方案选定后，实验过程如下：①将天平放在水平实验台上，把游码拨到标尺左端的零刻度线处，观察到指针偏向分度盘的左侧，向右调节___________，直至天平平衡。用烧杯和天平测量出质量相等的水和酒精，分别装入两个烧瓶里。②记下两种液体的初始温度，接通电路，加热一段时间后，记下液体的末态温度。该实验过程中应保证酒精的温度低于___________。③根据表中数据可得酒精的比热容为___________J/（kg·℃）。液体加热时间/s质量/g初始温度/℃末态温度/℃比热容/J/（kg·℃）水4206020324.2×103酒精420602041（6）结合表中数据进一步分析，可知实验过程中选择的是图___________所示方案。【答案】甲不同相同相同煤油相同右78℃2.4×103乙【解析】（1）[1]电流通过导体产生的热量与通过的电流、导体的电阻和通电时间有关，研究与其中一个因素的关系时，要控制另外两个因素不变。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，要控制通电时间相同，只改变电阻的大小，根据串联电路各处的电流都相等（甲乙方案中通电时间都相等），本实验应该选用图甲所示方案。（2）[2]根据[1]可知，所选方案中两发热电阻的阻值应不同。[3][4]实验中电流产生的热量不易直接测量，可给质量相等的同种液体（比热容相同）加热，根据通过温度计示数变化的多少反映产生热量的多少，采用了转换法。故两个烧瓶内的液体应为质量相同的相同种类的液体。（3）[5]已知比热容的大小为c水>c酒精>c煤油，根据，质量相同的液体升高相同的温度，比热容越小，吸热越少，故为了缩短实验时间，应选用的液体是煤油。（4）[6]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，根据Q=I2Rt，对甲图而言，两发热电阻要相同；对乙图而言，两电阻并联，由并联电路各支路电压相等，根据可知，两发热电阻的阻值也应相同，即无论选择哪种方案，两发热电阻的阻值应相同。（5）①[7]将天平放在水平实验台上，把游码拨到标尺左端的零刻度线处，根据指针偏转的方向，平衡螺母调节的原则是：左偏右调，右偏左调。故观察到指针偏向分度盘的左侧，即向右调节平衡螺母，直至天平平衡。②[8]因酒精的沸点为78℃，故该实验过程中应保证酒精的温度低于78℃。③[9]电阻丝相同，相同时间放出的热量相同，因忽略热量散失，水吸收的热量等于酒精吸收的热量，根据有即故酒精的比热容为（6）结合表中数据，实验过程中，电阻丝放出的热量为若用甲方案，用两个5Ω的发热电阻，根据串联电阻的规律及欧姆定律，电路的电流为根据焦耳定律Q=I2Rt，产生的热量为Q1=I12Rt=(0.6A)2×5Ω×420s=756J若选用两个10Ω的发热电阻，同理，电路的电流为0.3A，产生的热量为Q2=I22Rt=(0.3A)2×10Ω×420s=378J两种情况下电阻丝产生的热量都不等于3024J，故可知实验过程中选择的不是图甲所示的方案，只能是图乙所示方案（根据可知，实验中选用的两个5Ω的发热电阻）。三、计算题3．（2021·山东莱芜·中考真题）（1）如图所示为国庆70周年阅兵中首次亮相的ZTQ-15式轻型坦克，它能适应水网地带、山地、高原等环境恶劣地区作战。据网络消息，该型坦克重，每条履带与地面的接触面积约。求该轻型坦克对水平地面的压强。（2）小亮家新买了一辆汽车，车上的座椅垫具有电加热功能，如图甲所示。通过观察和研究，他了解到该座椅垫有“高温”、“低温”和“关”三个档位，“高温”档功率为，“低温”档功率为。该座椅垫加热部分的电路简图如图乙所示，电源电压为，S为档位切换开关，和为电热丝。当座椅垫处于“高温”档加热时，通过计算回答：①通过座椅垫的电流是多少安？②电热丝的阻值是多少欧？③座椅垫工作产生的热量是多少焦？【答案】（1）；（2）①；②；③【解析】解：（1）因为坦克在水平地面上，所以该轻型坦克对水平地面的压力为履带与地面的接触面积该轻型坦克对水平地面的压强（2）①由公式，得：通过座椅垫的电流②由公式，得：电热丝的阻值③座椅垫产生的热量答：（1）该轻型坦克对水平地面的压强；（2）①通过座椅垫的电流是1.5A；②电热丝的阻值是；③座椅垫工作产生的热量是。4．（2021·山东淄博·中考真题）在测量小灯泡电功率的实验中，电路如图甲所示，电源电压恒为4V，小灯泡标有“2.5V”字样，滑动变阻器规格为“50Ω1A”，实验得到小灯泡的I-Ｕ图像如图乙所示。求：（1）小灯泡的额定功率；（2）小灯泡正常发光时，滑动变阻器R接入电路的阻值；（3）当小灯泡消耗的功率为0.2W时，通电1min，滑动变阻器R产生的热量。【答案】（1）0.75W；（2）5Ω；（3）36J。【解析】解：（1）灯泡的额定电压为2.5V，由图象可知灯泡正常发光时的电流为0.3A，灯泡额定功率P额=U额I额=2.5V×0.3A=0.75W（2）由图甲知，灯泡与变阻器串联，电压表测量灯泡两端的电压，电流表测量电路中的电流，小灯泡正常发光时，滑动变阻器R两端的电压U滑=U-U额=4V-2.5V=1.5V由串联电路特点和欧姆定律可得，灯泡正常发光时滑动变阻器接入电路的阻值（3）由图乙可知，灯泡两端的电压是1V，通过它的电流是0.2A，灯泡的电功率为P实=U实I实=1V×0.2A=0.2W当小灯泡消耗的功率为0.2W时，由串联电路电压的规律可知变阻器两端的电压为U滑1=U-U实=4V-1V=3V由串联电路电流的规律可知通过变阻器的电流为0.2A，即I=I实=0.2A通电1min，滑动变阻器R产生的热量Q=W=U滑1It=3V×0.2A×60s=36J答：（1）小灯泡的额定功率是0.75W；（2）小灯泡正常发光时，滑动变阻器R接入电路的阻值是5Ω；（3）当小灯泡消耗的功率为0.2W时，通电1min，滑动变阻器R产生的热量是36J。5．（2021·山东威海·中考真题）某品牌电热扇工作原理如图所示。S1为双触点开关，1、2、3、4为开关触点，通过旋转开关S1，可实现加热功能的“空挡”“低温挡”和“高温挡”之间的切换；电动机工作时可使电热扇往复转动。和均为电热丝，阻值不受温度影响，。电热扇部分参数如表所示。（1）请画出电热扇处于低温挡且不转动时的等效电路图，并计算此时电路正常工作消耗的总功率。（2）求的阻值。（3）若电动机正常工作10min，内部线圈产生的热量为多少？额定电压220V高温档加热功率1650W电动机功率44W电动机线圈电阻6Ω【答案】（1），550W；（2）44Ώ；（3）144J【解析】解：（1）由图可知，开关接“2、3触点”时，只有R1的简单电路，电路的电阻最大，由可知电路总功率最小，处于低温挡，电热扇不转动，开关S2断开，此时电路图如图所示：此时电路正常工作消耗的总功率（2）开关接“3、4触点”时，R1和R2并联，电路的总电阻最小，由可知电路总功率最大，处于高温挡，R2的电功率为R2的阻值（3）电动机正常工作时的电流电动机正常工作10min，内部线圈产生的热量为答：（1）如上图所示，此时电路正常工作消耗的总功率是550W；（2）的阻值是44Ω；（3）若电动机正常工作10min，内部线圈产生的热量为144J。6．（2021·湖北天门·中考真题）如图所示，电源电压为6V，定值电阻R1、R2的阻值分别为12Ω、18Ω。求：（1）当闭合、接1时，通过R1的电流；（2）当断开、接1时，通电，R2产生的热量；（3）电路总功率的取值范围。【答案】（1）0.5A；（2）43.2J；（3）1.2W~5W【解析】解：（1）当闭合、接1时，短路，电路中只有R1工作，通过R1的电流为（2）当断开、接1时，两电阻串联，通过的电流等于电路中的总电流，由串联电阻的规律及欧姆定律，通电，产生的热量为：（3）分析电路可知，当断开、接1时，两电阻串联，电路的总电阻最大，总功率最小当闭合、接2时，与并联，电路的总电阻最小，总功率最大，由并联电路各支路电压都相等，电路的最大功率为则电路总功率的取值范围为1.2W~5W答：（1）当闭合、接1时，通过R1的电流为0.5A；（2）当断开、接1时，通电，R2产生的热量为43.2J；（3）电路总功率的取值范围为1.2W~5W。【过关检测】一、填空题1．（2020·河北定州·九年级期中）央视《是真的吗》节目中，主持人做了“电池口香糖锡纸=取火工具”的实验：取口香糖锡纸，中间剪掉一些（如图乙），将锡纸条带锡的一端接在电池的正极，另一端接在电池的负极，很快发现锡纸条开始冒烟、着火（如图甲），这里利用了电流的_______效应。已知锡纸条上ab，bc，cd段长度相等，则_______段的电阻最大，因为材料和长度相同时，横截面积越_______（“大”或“小”），电阻越大。【答案】热ab小【解析】[1]锡纸条带锡的一端接在电池的正极，另一端接在电池的负极，由于锡纸条有电阻，当有电流通过时，会产生热量，这是利用了电流的热效应。[2][3]有图可知，锡纸条上相同长度的ab的段、bc段、cd段，ab段横截面积较小，在材料和长度相同时，横截面积越小、电阻越大。2．（2021·全国·九年级单元测试）如图所示，电热膜是在绝缘聚酯薄膜表面，用金属导线将经过特殊工艺加工形成的一条条薄的粗细均匀的导电墨线连接形成网状结构。电热膜中导电墨线连接的方式是_____联，电热膜能发热是因为电流具有_____效应；某电热膜总功率4400W，正常工作2小时消耗电能_____kW•h。【答案】并热8.8【解析】[1]由图可知，各条导电墨线互不影响，可以独立工作，是并联的。[2]电热膜发热是因为导线通电产生了热量，利用了电流的热效应。[3]由题知，电热膜总功率为P电热膜＝4400W＝4.4kW电热膜正常工作2小时消耗的电能W电热膜＝P电热膜t＝4.4kW×2h＝8.8kW•h3．（2021·全国·九年级课时练习）如图所示，是物理兴趣小组发明的泡沫切割器，主要由输出电压为3V的电源和阻值为的电热丝构成。则该切割器在正常工作时通过电热丝的电流是______A，电热丝1min时间内放出的热量是______J。【答案】0.590【解析】[1]切割器在正常工作时通过电热丝的电流[2]电热丝1min时间内放出的热量4．（2021·全国·九年级课时练习）如图所示，电源电压不变，先闭合开关S1，电流表示数为0.5A，再闭合开关S2，电流表示数增加了0.3A，则R1、R2两端电压之比为___________，R1、R2电阻值之比为___________，若电阻R2=5Ω，通电1min电阻R1产生的热量为___________J。【答案】1:13:545【解析】[1]先闭合S1时，电路为R1的简单电路，电流表测量通过R1的电流；若再闭合S2时，两电阻并联，电流表测干路电流，电流表示数增加了0.3A，根据并联电路的电流关系可知，通过R2的电流为I2=0.3A并联电路中各支路两端的电压都等于电源电压，所以R1、R2两端电压之比为1:1。[2][3]根据可知，在电压相同时，电流之比等于电阻之比的倒数，则R1、R2电阻值之比为R1:R2=I2:I1=0.3A:0.5A=3:5则R1的阻值为R1=3Ω通电1min电阻R1产生的热量二、单选题5．（2021·全国·九年级课前预习）小亮学习小组在一次野炊活动中，忘了带火柴，老师将锡箔纸连接在干电池两端，利用电流的热效应将锡箔纸点燃，使他们吃到了香喷喷的饭菜。下列电器中，主要利用该原理工作的是（）A．电暖气 B．电风扇 C．电视机 D．节能灯【答案】A【解析】利用电流的热效应将锡箔纸点燃，是将电能转化为内能。A．电暖气是将电能转化为内能，故A符合题意；B．电风扇是将电能转化为机械能，故B不符合题意；C．电视机将电能转化为光能、内能，故C不符合题意；D．节能灯主要将电能转化为光能，故D不符合题意。故选A。6．（2021·全国·九年级课时练习）有两根电热丝、，且，若单独用烧开一壶水，所需时间为。若将这两根电热丝分别串联和并联在同一电源中烧开同一壶水，则所需的时间分别为（不计热损失）（）A．、 B．、 C．、 D．、【答案】D【解析】烧开同一壶水所需热量相同，设为Q吸，不计热损失，单独用R2烧开一壶水时Q吸＝I2R2t＝若将这两根电热丝串联接入电路，由串联电阻的规律，电路总电阻R串＝R1+R2＝3R2+R2＝4R2由可得，电热丝串联烧开同一壶水所用的时间若将这两根电热丝并联接入电路，则电路总电阻R并＝类似地，电热丝并联在同一电源中烧开同一壶水所用的时间t并=故D符合题意，ABC不符合题意。故选D。7．（2021·全国·九年级课前预习）图甲是小灯泡L和电阻R的I﹣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S1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（）A．电源电压为3VB．只闭合S1时，小灯泡L的电阻为2ΩC．再闭合S2后，电流表的示数增加0.5AD．再闭合S2后，在1min内电阻R产生的热量为48J【答案】D【解析】AB．只闭合S1时，电路为灯泡L的简单电路，电流表测电路中的电流，电流表的示数为0.5A，由图甲可知，此时灯泡两端的电压UL=4V，电源电压为4V，小灯泡L的电阻故AB错误；C．由图甲可知，R两端的电压UR=6V，IR=0.3AR的阻值为再闭合S2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，由并联电路电流的关系可知电流表的示数增加故C错误；D．再闭合S2后，在1min内电阻R产生的热量为Q=W=UIR1t=4V×0.2A×60s=48J故D正确。故选D。8．（2021·全国·九年级课前预习）在探究“电流通过导体产生热量的多少跟什么因素有关”的实验中，三个透明容器中密封着等量的空气，容器内的电阻连接情况如图所示，通电后，观察U形管中液面高度的变化。则（）A．甲、乙、丙三个容器内的导体，电流相等B．通电一段时间后，U形管中液面高度变化最大的是乙C．要探究电流产生的热量与电阻的关系，需观察甲、丙两个U形管中液面高度的变化D．要探究电流产生的热量与电流的关系，需观察甲、乙两个U形管中液面高度的变化【答案】B【解析】A．丙容器中两电阻并联后再与甲、乙两容器中的电阻串联接入电路，根据串联电路和并联电路电流的规律可知通过甲、乙两容器中的电阻的电流相同，都大于通过丙容器中的电阻的电流，故A不符合题意；B．甲、乙装置中，将容器中的电阻丝串联起来接到电源两端，通过他们的电流I与通电时间t相同，左边甲容器中的电阻小于右边乙容器中的电阻，由Q=I2Rt可知，右边乙容器中的电阻产生的热量多，温度升得较快；甲、丙装置中，丙装置并联一个相同阻值的电阻，再将容器中的电阻丝串联起