焦耳定律復(fù)習(xí)題及解析

*8.1.4焦耳定律

一、單選題

1.如圖所示的用電器中，利用電流熱效應(yīng)的是（

電餅鐺

D.J洗衣機(jī)

【解析】電流通過導(dǎo)體時電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，這種現(xiàn)象叫做電流的熱效應(yīng)。抽油煙機(jī)和洗衣機(jī)工作時主要是

把電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，電視機(jī)工作時主要將電能轉(zhuǎn)化為光能和聲能，只有電餅鐺是把電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，是

利用電流的熱效應(yīng)，故ACD不符合題意，B符合題意。

故選B。

2.規(guī)格相同的用電器，它們正常工作時、相同時間內(nèi)產(chǎn)生熱量最多的是（）

A.電冰箱B.電腦C.電風(fēng)扇D.電烙鐵

【答案】D

【解析】四個電器功率一樣，正常工作相同時間，由卬=用可知它們消耗的電能一樣。

A.電冰箱工作時主要把電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，故A不符合題意；

B.電視機(jī)工作時主要把電能轉(zhuǎn)化為光能、聲能等，產(chǎn)生的熱量較少，故B不符合題意；

C.電風(fēng)扇工作時把電能主要轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，產(chǎn)生的熱量較少，故C不符合題意：

D.電烙鐵工作時把電能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，全部用來產(chǎn)生熱量，產(chǎn)生的熱量較多，故D符合題意。

故選D。

3.下列事例，屬于防止電流熱效應(yīng)產(chǎn)生危害的是（）

A.電飯煲做米飯B.電暖器取暖

C.電熨斗熨衣服D.電腦辦公時微型風(fēng)扇工作

【答案】D

【解析】ABC.電飯煲、電暖器、電熨斗都是利用電流的熱效應(yīng)制成的加熱設(shè)備，工作時將電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)

能，都屬于利用電流的熱效應(yīng)，故ABC不符合題意；

D.電腦辦公時微型風(fēng)扇工作，可給電腦降溫，是為了防止電熱產(chǎn)生危害，故D符合題意。

故選D。

4.兩個電阻并聯(lián)，電阻之比是2:1,則相同時間內(nèi)產(chǎn)生的熱量之比為（）

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

【答案】B

【解析】由并聯(lián)電路的電壓特點(diǎn)可知，兩電阻兩端電壓a=K=U，由?？傻孟嗤瑫r間內(nèi)電流通過兩

R

電阻產(chǎn)生熱量比

。2口H2

故B符合題意，ACD不符合題意。

故選B。

5.如圖所示，阻值為R的電阻絲，用四種方法分別接在電壓為U或2U的電源上。閉合開關(guān)后，在相同時

間內(nèi)虛線框里的電阻絲產(chǎn)生的總熱量最多的是（）

-WWWVW-

R

WWWWV

R

n^WVVWA/V-^VVWAAAAr--1

RRR

?_____________________I-------WWWWV—

2U2U.

D.

【答案】D

【解析】因為串聯(lián)電路中電阻等于各分電阻之和，并聯(lián)電路中總電阻的倒數(shù)等于各分電阻倒數(shù)之和，所以

兩電阻串聯(lián)時電路中的總電阻最大，兩電阻并聯(lián)時電路中的總電阻最小，根據(jù)

u2

Q=w=-t

lfiK

為使電阻絲在相同時間內(nèi)產(chǎn)生的總熱量最多，電壓應(yīng)接2U,電路總電阻應(yīng)最小，使兩電阻并聯(lián)，故D符合

題意，ABC不符合題意。

故選D。

6.在探究“電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與哪些因素有關(guān)'’的實(shí)驗中，某同學(xué)采用了如圖所示的實(shí)驗裝置（兩個

透明容器中封閉著等量的空氣）。下列說法正確的是（）

①該裝置能探究電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與電阻的關(guān)系

②U形管中液面高度的變化反映電阻絲產(chǎn)生熱量的多少

③實(shí)驗過程中要保持兩根電阻絲兩端電壓相等

?5Q電阻絲中的電流比10Q電阻絲中的電流大

A.只有①②B.只有③④C.只有①③D.只有②④

【答案】A

【解析】①由圖可知，兩阻值不同的電阻絲串聯(lián)，通過兩電阻絲的電流相同，探究的電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生熱

量跟導(dǎo)體的電阻是否有關(guān)，故①符合題意；

②據(jù)實(shí)驗裝置可知，電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生熱量使容器中的空氣受熱膨脹，從而導(dǎo)致U形管中的液面會發(fā)生變

化，雖然產(chǎn)生熱量的多少不能直接觀察，但可以通過U形管液面高度差的變化來反映，故②符合題意；

③由焦耳定律。=尸用可知，實(shí)驗過程中，需要控制電流相同，不需要控制電壓相同，故③不符合題意；

④由圖可知，兩阻值不同的電阻絲串聯(lián)，通過電阻絲的電流與通電時間相同，故④不符合題意；

綜上分析可知，A正確，BCD錯誤。

故選Ao

7.如圖所示，電源電壓保持不變。閉合開關(guān)S,當(dāng)滑片P置于滑動變阻器的中點(diǎn)時，電壓表的示數(shù)為4V；

當(dāng)滑片置于滑動變阻器的匕端時，電壓表的示數(shù)變化了2V,此后100s內(nèi)定值電阻R/產(chǎn)生的熱量為200J。

下列結(jié)果正確的是（）

A.電源電壓為10V

B.R/的阻值為18C

C.滑動變阻器R的最大阻值為9c

D.4先后兩次消耗的電功率之比4：3

【答案】B

【解析】ABC.由電路圖可知R和Q串聯(lián)，電壓表測滑動變阻器K兩端的電壓；設(shè)滑動變阻器的最大阻值

為R,即當(dāng)滑片置于滑動變阻器的b端時，其阻值為R當(dāng)滑片P置于滑動變阻器的中點(diǎn)時，其阻值為JR；

由題意可知，當(dāng)滑片置于滑動變阻器的中點(diǎn)時，電壓表示數(shù)為4V,即UR=4V,由歐姆定律可得此時電流

為

/=4=處=空

-R-R口

22

當(dāng)滑片置于滑動變阻器的〃端時，電壓表的示數(shù)變化了2V,即

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

由歐姆定律可得此時電流為

,U'6V

A=-^R-=—

2RR

則前后兩次的電流之比為

,f8V6V4

1-RR3

滑片置于滑動變阻器的中點(diǎn)時，由電阻的串聯(lián)和歐姆定律可得電源電壓為

滑片置于滑動變阻器的人端時，同理可得電源電壓為

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

因電源電壓不變，聯(lián)立①②③解得N=R

當(dāng)滑片置于滑動變阻器的8端時，變阻器的最大電阻和以串聯(lián)，且二者的阻值相等

「6V

由串聯(lián)分壓的規(guī)律可知，此時R,的電壓

U；=UR'=6V

則電源電壓

U=U；+UR'=6V+6V=12V

故A錯誤;

[j2

此時100s內(nèi)定值電阻處產(chǎn)生的熱量為200J,由。=W=3f可得R/的阻值

?=必21/=里匚x100s=18C

1Q200J

則滑動變阻器R的最大阻值也為18C,故BiE確；C錯誤；

D.當(dāng)滑片P置于滑動變阻器的中點(diǎn)時，幻消耗的電功率為

當(dāng)滑片P置于滑動變阻器的。端時，Q消耗的電功率為

PER

則幻先后兩次消耗的電功率之比為

4

￡/泳⑷3

故D錯誤。

故選B?

8.如圖所示的電路中，電源電壓恒為4.5V,滑動變阻器的規(guī)格為“10C；1A"，燈泡上標(biāo)有“2.5V；1.25W”

字樣。閉合開關(guān)S后調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片，在保證各元件安全的情況下，下列說法中正確的是（）

L

5

A.小燈泡L正常發(fā)光時的電阻為2c

B.小燈泡L正常發(fā)光時，電壓表V2示數(shù)為2.5V

C.向右移動滑片時，電壓表V2與電流表A的示數(shù)之比不變

D.讓小燈泡L正常發(fā)光2min,滑動變阻器產(chǎn)生的電熱為120J

【答案】D

【解析】由圖示知，燈泡和滑動變阻器串聯(lián)在電路中，電壓表V1測小燈泡兩端的電壓，V2測變阻器兩端的

電壓，電流表測電路中的電流。

A.由題意知，燈泡正常發(fā)光時的電阻

故A錯誤:

B.小燈泡正常發(fā)光時，兩端電壓為2.5V,則滑動變阻器兩端的電壓，即V2的示數(shù)

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

故B錯誤;

C.電壓表V2示數(shù)與電流表A的示數(shù)之比為變阻器接入電路的阻值，滑片向右移動時，變阻器接入電路的

阻值變小，所以比值變小，故C錯誤;

D.小燈泡正常發(fā)光時，電路中的電流

此時，滑動變阻器產(chǎn)生的電熱

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

故D正確。

故選Do

9.如圖甲是小燈泡L和電阻&的/—U圖象，將小燈泡L、電阻R,和電阻及接入圖乙所示電路中，電

源電壓恒定不變。只閉合開關(guān)Si時，小燈泡L的實(shí)際功率為0.2W；只閉合開關(guān)S3時，電路的總功率為1W。

下列說法正確的是（）

A.電源電壓為5V

B.電阻R/的阻值為20。

C.所有開關(guān)都閉合，在15min內(nèi)電路中產(chǎn)生的總熱量為2400J

D.若將L和R/并聯(lián)在4.5V的電源兩端，L和R/消耗的電功率之比為2:3

【答案】C

【解析】A.由圖甲可知，&的電流隨電壓的變化關(guān)系為一過原點(diǎn)的直線，定當(dāng)K=2.5V時通過的電流

4=0.25A,則由/=二可得，心的阻值為

只閉合開關(guān)S3時，&HL串聯(lián)，由圖甲可知，當(dāng)UL=L5V時通過的電流/L=0.25A,

因串聯(lián)電路各處電流相等，所以

Z=/,=/L=0.25A

由于串聯(lián)電路兩端總電壓等于各分電壓之和，所以電源電壓

U=L5V+2.5V=4V

此時電路的總功率

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

即電源的電壓為4V,故A錯誤；

B.只閉合開關(guān)8時，R/h/L串聯(lián)，由圖甲可知，當(dāng)UJ=1V時，通過的電流/J=0.2A,此時小燈泡L的

實(shí)際功率

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

則R/兩端電壓

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

Q的阻值

與=4=±-=15Q

故B錯誤；

C.所有開關(guān)都閉合時，電阻Q和電阻心并聯(lián)，因并聯(lián)電路中總電阻的倒數(shù)等于各分電阻倒數(shù)之和，所以,

電路的總電阻

R國J5CX10C

/?,+/?,15Q+I0Q

在15min內(nèi)電路中產(chǎn)生的總熱量

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

R6。

故C正確;

D.L和幻并聯(lián)在4.5V的電源兩端時，由圖甲可知，當(dāng)U，=4.5V時，通過的電流（"=045A,此時通過此

的電流

因并聯(lián)電路兩端電壓相等，所以L和幻消耗的電功率之比

￡U'[J1045A_3

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

故D錯誤。

故選C。

10.在綜合實(shí)踐活動課上，小明設(shè)計了如圖甲所示的模擬調(diào)光燈電路，電源電壓恒定，Q為定值電阻，閉

合開關(guān)S后，將滑動變阻器&的滑片P由最右端向左移動，直至燈泡L正常發(fā)光，此過程中，電流表A的

示數(shù)隨兩電壓表Vi、V2（電壓表V2未畫出）示數(shù)變化關(guān)系圖像如圖乙所示.下列說法正確的是（）

①電源電壓為4V

②滑動變阻器的滑片處于最右端的時候，定值電阻凡與燈泡L的電功率之比為1：1

③小燈泡正常發(fā)光時，定值電阻R/在Imin內(nèi)產(chǎn)生的熱量為1I.25J

④實(shí)驗過程中，滑動變阻器接入電路的阻值范圍為3?35。

4Ri05iL5225335

甲乙

A.只有①②B.只有②④

C.只有②③④D.只有①②④

【答案】B

【解析】由電路圖可知，閉合開關(guān)S后，燈泡、R/、&串聯(lián)，電壓表Vi測燈泡兩端的電壓，電流表測電路

中的電流，由題意可知，電壓表V2未畫出。

①因燈泡兩端的電壓越大時通過的電流越大，所以圖乙中圖線①是小燈泡的/-U圖像，由圖線②可知，電壓

表V2的示數(shù)隨電流表示數(shù)的增大而減小，所以電壓表V2測滑動變阻器兩端的電壓或測定值電阻和滑動變

阻器兩端的電壓之和，因串聯(lián)電路中各處的電流相等，且總電壓等于各分電壓之和，所以，由電流相等時

兩電壓表的示數(shù)之和不相等可知，電壓表V2測滑動變阻器&兩端的電壓，即并聯(lián)在滑動變阻器&兩端；

當(dāng)滑動變阻器的滑片處于最右端時，變阻器接入電路中的電阻最大，此時電路中的電流最小，由圖乙可知,

燈泡兩端的電壓S=0.5V,變阻器&兩端的電壓S=3.5V,電路中的電流/=0.1A,則電源的電壓

U=M+S+/R/=0.5V+3.5V+0.1AxR,①

當(dāng)燈泡正常發(fā)光時，電路中的電流最大，由圖乙可知，燈泡兩端的電壓U/=2.5V,變阻器色兩端的電壓

(72-0.75V,電路中的電流T=0.25A,則電源的電壓

U=U/+U2'+/'R/=2.5V+0.75V+0.25AxR/②

由①②可得

Ri=5Cl,U=4.5V

故①錯誤；

②滑動變阻器的滑片處于最右端的時候，Q兩端的電壓

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

則定值電阻以與燈泡L的電功率之比

PxUJ0.5V_1

瓦―用一心_0.5丫-1

故②正確；

③小燈泡正常發(fā)光時，定值電阻以在Imin內(nèi)產(chǎn)生的熱量

。尸〃R//=(0.25A)2x5Cx60s=18.75J

故③錯誤；

④當(dāng)滑動變阻器的滑片處于最右端時，變阻器接入電路中的電阻最大，則變阻器最大阻值

當(dāng)燈泡正常發(fā)光時，變阻器接入電路中的電阻最小，則

凡小=

”小10.25A

所以，為使燈泡能正常發(fā)光且安全，滑動變阻器接入電路的阻值范圍為3?35C,故④正確。

故選B。

二、填空題

11.一只電烙鐵的額定電壓是220V,額定功率是40W,則電烙鐵正常工作時的電阻是Q,在額

定電壓下通電lOmin產(chǎn)生__________J熱量。

【答案】12102.4x104

【解析】［1］根據(jù)

可得它正常工作時的電阻

［2］在額定電壓下

P=4=40W

則通電lOmin產(chǎn)生的熱量

Q=W=Pt=40Wx600s=2.4X104J

12.電爐工作時，電爐絲熱得發(fā)紅，而導(dǎo)線幾乎不發(fā)熱，這是因為電爐絲通過導(dǎo)線接到電路里，通過電爐

絲和導(dǎo)線的電流大小,由于電爐絲的電阻比導(dǎo)線的電阻（選填“大”或“小”）,導(dǎo)致電爐絲產(chǎn)生

的熱量比導(dǎo)線產(chǎn)生的熱量（選填“多”或“少。

【答案】相等大多

【解析】I1H2H3］電爐絲和導(dǎo)線串聯(lián)，通過的電流相同，電爐絲的電阻比導(dǎo)線的電阻大，根據(jù)。=八放可知，

在相同時間內(nèi)，電爐絲產(chǎn)生的熱量多，故電爐絲熱得發(fā)紅，而導(dǎo)線幾乎不發(fā)熱。

13.電爐在工作時能將電能轉(zhuǎn)化為能。小明將一只舊電爐里斷了的電熱絲連接在一起，通電

后發(fā)熱，時間不長電阻絲連接處又被燒斷了，其原因是,有一只新的電爐，電爐絲的材質(zhì)和

長度與舊電爐基本相同，但明顯更粗一些，小明判斷正常使用時，新電爐的功率比舊電爐的

（大/小/相同）。

【答案】內(nèi)連接處電阻較大，在電流和通電時間相同時，接頭處產(chǎn)生的熱量多大

【解析】［11電爐在工作時，消耗電能，產(chǎn)生熱量，將電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。

⑵將斷了的電熱絲連接在一起，通電后，由于連接處電阻較大，由。=/用可知，串聯(lián)電流相等，通電時

間相同，電阻越大，產(chǎn)生的熱量越多，所以時間不長電阻絲連接處又被燒斷了.

⑶導(dǎo)體電阻的大小與導(dǎo)體的材料、長度、橫截面積有關(guān)，長度越長、橫截面積越小，電阻越大。己知新舊

電爐絲的材質(zhì)和長度與舊電爐基本相同，但明顯更粗一些，所以新電爐絲電阻比舊電爐絲電阻小，又因為

新、舊兩電爐絲的額定電壓相等，由

可知，電阻小的功率大，因此新電爐絲的功率大。

14.如圖是焦耳定律的實(shí)驗裝置，其中R/=5。，R2=/?3=10Q?只閉合吊可以探究電流產(chǎn)生熱量與的

關(guān)系，若電路中的電流為0.1A,通電lOmin電阻以產(chǎn)生的熱量為______J。閉合吊和S2,通過K/的電流是

&的2倍，左側(cè)U形管內(nèi)液柱的高度差比右側(cè)更大，這說明（填“電流”或“電阻”）對產(chǎn)生熱量多少

影響更大。

【答案】電阻30電流

【解析】口］只閉合Si,電阻R/、七串聯(lián)，通過的電流相等，通電時間相等，根據(jù)。=八放，可以探究電流產(chǎn)

生熱量與電阻大小的關(guān)系。

⑵若電路中的電流為0.1A,通電lOmin電阻R/產(chǎn)生的熱量

2=/2/?Z=（0.1A）2X5QX10X60S=30J

［31閉合Si和S2,通過此的電流是&的2倍，即L=2/z.&=26左側(cè)U形管內(nèi)液柱的高度差比右側(cè)更

大，即左側(cè)電阻以產(chǎn)生的熱量多，這說明電流對產(chǎn)生熱量多少影響更大。

15.一個家用電火鍋，電路如圖所示，已知R/=88C,&=44C,那么它有個溫度擋：當(dāng)只閉合開關(guān)

Si時，它處于______溫?fù)?；它的中溫?fù)醯墓β适荳；若它在高溫?fù)豕ぷ?0s,能放出______J熱量；

若電火鍋放出4.2x105J的熱量，可將質(zhì)量為2kg、初溫為20℃的水加熱到℃?（已知加熱效率為60%）

220V

【答案】3低11001650050

【解析】［1］根據(jù)電路圖可知，只閉合Si，電路為K的基本電路：只閉合S2，電路為金的基本電路，同時

閉合，、S2,Ri、R2并聯(lián)；由

可知，電路由高、中、低三個溫度擋。

[2]當(dāng)只閉合開關(guān)，時，電路為R/的基本電路，由于勺>生，即此時電路電阻最大，111

可知，電路功率最小，電路為低溫?fù)酢?/p>

[3]因為并聯(lián)電路中總電阻小于任何一個分電阻，所以閉合$、S?時，電路總電阻最小，山

5

可知，電路功率最大，電路為高溫?fù)?；則只閉合S2，電路處于中溫?fù)?，中溫?fù)醯墓β?/p>

[]-(220V)2

—=1100W

中昆44C

⑷高溫?fù)豕ぷ?0s,能放出的熱量

u2U2(220V)2

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

R、R)88c

[5]水吸收的熱量

Q吸=^60%X4.2X105J=2.52x1O^J

由

Q吸=cm(t-to')

可得

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

cm°4.2xlO3J/(kg-℃)x2kg

16.如圖甲所示，把電阻R與燈L接在3V的電源上，電阻R與燈L的U-/圖像如圖乙所示。當(dāng)S閉合時,

燈L的電阻為C,電路消耗的功率為W,通電2min電阻R產(chǎn)生的熱量為

【解析】［1］當(dāng)S閉合時，燈L與電阻并聯(lián)在3V的電源上，故此時燈泡兩端的電壓為3V,通過乙圖可知,

此時燈泡L和電阻R的電流都為0.3A,故此時燈泡的電阻為

U3V

公=10。

-0.3A

⑵總電流為

Ig=〃+/2=0.3A+0.3A=0.6A

電路消耗的功率為

Pif=Ul￡（=3VX0.6A=1.8W

［3］通電2min電阻R產(chǎn)生的熱量為

Q=Uh3Vx0.3Ax2x60s=108J

17.如圖所示電路，電源電壓不變，昭為發(fā)熱電阻，阻值為10C。&為定值電阻，阻值為20C。R為滑動

變阻器。閉合開關(guān)S,當(dāng)滑片P移動到A端時，電流表的示數(shù)為0.3A,電源電壓（/=V；當(dāng)滑片P

移到B端時，發(fā)熱電阻以在1分鐘內(nèi)產(chǎn)生的熱量為J,此時若以突然發(fā)生斷路，電流表的示數(shù)

。（選填"變大’、"變小”或“不變”）

【解析】［11由圖可知，閉合開關(guān)S,當(dāng)滑片P移動到A端時，Q和火2并聯(lián)，電流表測通過&的電流。根據(jù)

/=§可得，&的兩端電壓為

A

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

根據(jù)并聯(lián)電路的電壓規(guī)律，電源電壓為

U=U2=6V

[2]滑片P滑動的過程中，力的兩端電壓不變，阻值不變，所以電阻Q在1分鐘內(nèi)產(chǎn)生的熱量為

U2（6V）

Q.=-1=^-i-x60s=216J

N10Q

[3]若必突然發(fā)生斷路，上和R的兩端電壓不變，等于電源電壓，電阻不變，根據(jù)歐姆定律可知此和R所

在的支路的電流不變，故電流表示數(shù)不變。

18.如圖所示，電源電壓恒為12V,K=60C,滑動變阻器的規(guī)格為“50C2A”，電流表的量程為“00.6A”,

小燈泡上標(biāo)有“6V3W”字樣，不考慮溫度對燈絲電阻的影響。當(dāng)開關(guān)S閉合，Si、S2斷開，小燈泡正常發(fā)

光，則通電Imin電流通過滑動變阻器產(chǎn)生的熱量為J；當(dāng)S、S,>S2都閉合，為了保證電路中各

元件的安全，滑動變阻器允許接入電路中的最小阻值為。。

【答案】18030

【解析】⑴當(dāng)開關(guān)S閉合，SHS2斷開，滑動變阻器與燈泡串聯(lián)，小燈泡正常發(fā)光，燈泡兩端的電壓為6V,

滑動變阻器兩端的電壓

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

燈泡正常發(fā)光時的電流，即電路中的電流

十"=W=0.5A

46V

通電hnin電流通過滑動變阻器產(chǎn)生的熱量為

Q=W=U〃=6VX0.5AX60S=180J

⑵當(dāng)S、SHS2都閉合，電阻&與滑動變阻器并聯(lián)，燈泡被短路，電流表測干路電流，為了保證電路中各

元件的安全，電路中的最大電流不超過電流表的最大量程0.6A。通過電阻&的電流

?a=0.2A

°Ro60c

通過滑動變阻器的最大電流

/消母大=/最大-/O=0.6A-°?2A=O.4A

滑動變阻器允許接入電路中的最小阻值為

U12V

R滔城小==30。

‘港最大"4A

三、實(shí)驗題

19.如圖是“探究電流通過導(dǎo)體時產(chǎn)生熱量”的實(shí)驗。甲、乙兩套裝置中各有兩個相同的透明容器。其中密封

著等量的空氣和一段電阻絲（阻值在圖中已標(biāo)出），U形管中裝有等量的液體，接通電源，觀察現(xiàn)象。

(1)實(shí)驗中通過觀察U形管中的變化來比較導(dǎo)體所產(chǎn)生熱量的多少;

(2)用甲裝置進(jìn)行實(shí)驗時，一段時間后,側(cè)密閉容器中電阻絲產(chǎn)生的熱量較多；（選填“左"、“右”）

(3)乙裝置中是探究電流產(chǎn)生的熱量跟的關(guān)系，若把右側(cè)并聯(lián)的兩根電阻絲都放入透明容器內(nèi)，一

段時間后,側(cè)密閉容器中電阻絲產(chǎn)生的熱量較多。（選填“左"、”右"）

【答案】液面高度差右電流左

【解析】（1）［1］電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生熱量的多少不能直接觀察，但容器中氣體溫度的變化可以通過U形管中

液面高度差的變化來反映，容器中氣體的溫度越高，U形管中液面高度差越大，這種研究方法叫轉(zhuǎn)換法。

（2）［2］如圖甲，兩個電阻串聯(lián)在電路中，通過兩個電阻的電流相同，通電時間相同，電阻不同，右側(cè)的電

阻大于左側(cè)的電阻，一段時間后，右側(cè)U形管中液面高度差的變化較大，因此右側(cè)容器中電阻絲產(chǎn)生的熱

旦夕

里多。

（3）［3］圖乙裝置中右側(cè)兩個5。的電阻并聯(lián)后再與左側(cè)一個5c的電阻串聯(lián)，根據(jù)串聯(lián)電路的電流特點(diǎn)可

知，通過右側(cè)兩個電阻的總電流和左側(cè)電阻通過的電流相等，即左、右兩側(cè)容器中的電阻相同，通過的電

流不同，因此乙裝置中可以探究電流產(chǎn)生的熱量跟電流大小的關(guān)系。

［4］把右側(cè)并聯(lián)的兩根電阻絲都放入容器內(nèi)，右側(cè)兩個5c的電阻并聯(lián)，此時左側(cè)電阻和右側(cè)電阻是串聯(lián)的,

則通過左、右兩側(cè)的電流和通電時間都相同，右側(cè)兩個電阻并聯(lián)后的電阻

根據(jù)焦耳定律。=/2即可知，電流、通電時間相同，則產(chǎn)生的熱量比值為

Q在__5c_2

2

Q1;IRf.t%2.5CT

若把右側(cè)并聯(lián)的兩根電阻絲都放入透明容器內(nèi)，一段時間后，左側(cè)密閉容器中電阻絲產(chǎn)生的熱量較多。

20.用如圖甲所示的裝置探究“電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與電流的關(guān)系”。相同燒瓶內(nèi)裝滿了煤油。

甲乙

（1）燒瓶中裝入的煤油是（選填“導(dǎo)體”或“絕緣體”），兩瓶中煤油的質(zhì)量要（選填“相等”或“不

相等“）。

（2）為達(dá)到實(shí)驗?zāi)康?，選用的兩電阻絲Q與R2的阻值應(yīng)______，通過4的電流通過&的電流。

（3）同時通電一段時間后，乙燒瓶中玻璃管內(nèi)液面上升的高度較大，說明。

（4）小紅用如圖乙所示的裝置，進(jìn)一步探究“電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與電流的關(guān)系”。經(jīng)多次實(shí)驗測量，

收集實(shí)驗數(shù)據(jù)，繪制了燒瓶中玻璃管內(nèi)液面上升的高度/?與電流/的關(guān)系圖像。根據(jù)焦耳定律可知，圖丙中

能正確反映〃-/關(guān)系的是。

【答案】絕緣體相等相同小于電阻和通電時間一定時，通過導(dǎo)體的電流越大，電流產(chǎn)生的

熱量越多A

【解析】（1）［1112］煤油不導(dǎo)電，是絕緣體；實(shí)驗是利用煤油受熱體積膨脹，根據(jù)玻璃管內(nèi)液面上升的高度

比較電阻絲放出熱量多少，所以根據(jù)控制變量法知，要使兩個瓶中煤油的質(zhì)量相同。

（2）［3］研究電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與電流的關(guān)系，要控制電阻和通電時間相同，所以，為達(dá)到實(shí)驗?zāi)康?

選用的兩電阻絲R,與R2的阻值應(yīng)相等；

［4］由圖知，&與R/并聯(lián)后再與&串聯(lián)，根據(jù)串并聯(lián)電路電流的規(guī)律可知，通過Q與&的電流之和等于

治的電流，所以通過4的電流小于通過R的電流。

（3）［5］通電一段時間后，乙燒瓶中玻璃管內(nèi)液面上升的高度較大，說明電阻絲七產(chǎn)生的熱量多，說明電

阻和通電時間一定時，通過導(dǎo)體的電流越大，電流產(chǎn)生的熱量越多。

（4）［6］已知焦耳定律。=/2&,其中四常數(shù)，且k>0,由數(shù)學(xué)知識可知公式為。關(guān)于/的拋物線，且開

向上，故圖4中能正確反映〃-/關(guān)系的是A。

21.某學(xué)習(xí)小組在老師的指導(dǎo)下，探究電流通過導(dǎo)體時產(chǎn)生熱量的多少跟什么因素有關(guān)，他們用的實(shí)驗器

材如圖所示，兩個透明容器中密封著等量空氣，U形管中液面最初相平，兩個密閉容器中都有一段電阻絲。

（1）請你用筆畫線代替導(dǎo)線，把圖甲中兩個容器內(nèi)的電阻絲連接到電路中:

（2）實(shí)驗中通過觀察液面高度的變化來比較電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生熱量的多少，這種方法叫；

（3）接好電路，閉合開關(guān)，通電一段時間后，（填“左”或“右”）側(cè)U形管中液面高度變化大，此實(shí)

驗現(xiàn)象表明，在電流和通電時間均相同的情況下，越大，所產(chǎn)生的熱量越多；

（4）讓兩個密閉容器中的電阻一樣大，在其中一個容器的外部將一個相同阻值的電阻和這個容器內(nèi)的電阻

并聯(lián)（如圖乙所示），移走圖甲中的電阻，換接圖乙中的電阻到電路中，重新做這個實(shí)驗，此時通過兩容

器中電阻的電流不同，在通電時間相同的情況下，觀察U形管中液面高度變化，由此得到的結(jié)論是：

（5）如果熱量用。表示，電流用/表示，電阻用R表示，時間用/表示，則。=；

［拓展］

若將乙圖中右側(cè)兩個電阻并聯(lián)后一并放入容器內(nèi)，相同時間內(nèi)，U形管左右液面高度變化之比為（不

考慮熱量損失）。

轉(zhuǎn)換法右電阻在電阻和通電時間相同

的情況下，通過電阻的電流越大，電阻產(chǎn)生的熱量越多。I2Rt2：

【解析】（1）［1］為了控制電路中通過兩個電阻的電流相同，兩個電阻串聯(lián)；從電源正極開始，將滑動變阻

器、兩個電阻、開關(guān)，逐一順次連接即可，滑動變阻的連線要注意一上一下，如圖所示:

(2)[2]電流產(chǎn)生的熱量不便于用眼睛直接觀察和測量，通過U形管內(nèi)液柱的高度差來反映，U形管內(nèi)液柱

的高度差越大，容器中電阻產(chǎn)生的熱量越多，升高的溫度越高，這種研究方法是初中物理常用的轉(zhuǎn)換法。

(3)因串聯(lián)電路中各處的電流相等，所以，兩電阻絲串聯(lián)時通過它們的電流相等；在電流和通電時間

相同時，右側(cè)電阻較大，產(chǎn)生的熱量較多，密閉空氣吸收熱量后，體積膨脹，右側(cè)氣體膨脹更大，所以B

管中的液面較高：此實(shí)驗現(xiàn)象表明，在電流和通電時間均相同的情況下，電阻越大，所產(chǎn)生的熱量越多。

(4)[5]在乙裝置中右側(cè)兩個5Q的電阻并聯(lián)后再與左側(cè)一個5c的電阻串聯(lián)，根據(jù)串聯(lián)電路的電流特點(diǎn)可

知，右端兩個電阻的總電流和左端的電阻電流相等，即/左=/右，兩個5C的電阻并聯(lián)，根據(jù)并聯(lián)電路的電

流特點(diǎn)知"=/|+，2,兩電阻阻值相等，則支路中電流相等＜=，2，所以右邊容器中的通過電阻的電流是

左側(cè)電阻通過的電流的一半，根據(jù)U形管液面的高度可知，通過電阻的電流越大，電阻產(chǎn)生的熱量越多，

故結(jié)論為：在電阻和時間相同的情況下，通過電阻電流越大，電阻產(chǎn)生的熱量越多。

(5)[6]經(jīng)過對大量實(shí)驗數(shù)據(jù)的研究分析可知，Q=fRt.

⑺此時左側(cè)電阻和右側(cè)電阻是串聯(lián)的，則電流和通電時間都是相同的，右側(cè)兩個電阻并聯(lián)后的電阻

==5Qx5C=25c

右Rt+R25Q+5Q

根據(jù)焦耳定律的公式。=八四可知，電流、通電時間相同，則產(chǎn)生的熱量比值為

Q左」2-J一.5c_2

2

Q右IRf;t&2.5Q7

即U形管左右液面高度變化之比為2：1。

22.小剛在探究“電流通過導(dǎo)體時產(chǎn)生的熱量與什么因素有關(guān)”的實(shí)驗中，所用的實(shí)驗器材如下圖所示，兩個

透明容器內(nèi)密封著等質(zhì)量的空氣，U形管中液面最初相平；

（l）實(shí)驗中是通過觀察u形管中液面的來顯示容器內(nèi)空氣溫度的變化，這里采用的方法是；

（2）實(shí)驗中選用空氣而不用水做實(shí)驗，是因為相對于水，空氣受熱更容易,可使U形管中液柱上

升更快，實(shí)驗現(xiàn)象更明顯;

（3）用筆畫線代替導(dǎo)線，把圖中兩個容器的電阻絲接到電路中，要求滑動變阻器滑片向右移動時，滑動變

阻器接入電路中電阻增大:

（4）組裝之前，將圖中往U形管內(nèi)注入適量紅墨水，U形管（選填“屬于”或"不屬于"）連通器；

（5）另一實(shí)驗小組進(jìn)行實(shí)驗時，發(fā)現(xiàn)通電一段時間后，其中一個U形管中的液面高度幾乎不變，發(fā)生此現(xiàn)

象的原因可能是;（填一種情況即可）

（6）正確接好電路，閉合開關(guān)，通電一段時間后，（選填“左''或"右”）側(cè)U形管中液面高度變化大，

此實(shí)驗現(xiàn)象表明，在電流、通電時間相同的情況下，越大，它所產(chǎn)生的熱量越多；

（7）在探究電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與通電時間的關(guān)系時，應(yīng)該控制和不變；

（8）將下圖的裝置接入上圖的虛線框中，重新做這個實(shí)驗；①探究的是電流產(chǎn)生的熱量跟的關(guān)系,

通電一段時間后，（選填“左”或"右”）側(cè)容器內(nèi)的電阻絲產(chǎn)生的熱量多，得出的結(jié)論是;

②要進(jìn)一步使該結(jié)論更具有普遍性，在裝置不變的情況下，可以采取的方法是：；

（9）若通過R/的電流為2A,那么10s內(nèi)通過R/的電流產(chǎn)生的熱量是J；

（10）小剛發(fā)現(xiàn)電熱水壺在工作時，其內(nèi)部的電熱絲發(fā)熱較多，而與電熱絲連接的導(dǎo)線卻發(fā)熱較少，原因

是。

【答案】高度差轉(zhuǎn)換法膨脹一一一/屬于與此相

連的透明容器有可能漏氣右電阻電阻電流電流左見解析見解析200見解

析

【解析】(1)口］［2］實(shí)驗中是通過觀察U形管中液面的高度差來顯示容器內(nèi)空氣溫度的變化，像這種用能

直接觀測的量來顯示不容易直接觀測的量的方法叫轉(zhuǎn)換法。

(2)［3］要在較短的時間內(nèi)達(dá)到明顯的實(shí)驗效果，即要求容器內(nèi)的物質(zhì)的體積變化較大，而空氣相對于水來

說，受熱更容易膨脹，可以使U形管中液柱上升更快，實(shí)驗現(xiàn)象更明顯。

(3)⑷電源、開關(guān)、滑動變阻器、兩個電阻絲組成串聯(lián)電路，滑動變阻器的滑片向右移時，滑動變阻器接

入電路的阻值變大，滑動變阻器用左半部分電阻絲，如圖所示：

(4)［5］組裝之前，U形管內(nèi)注入適量紅墨水，上端開口，下端相連通，所以屬于連通器。

(5)［6］通電一段時間后，電阻絲產(chǎn)生熱量，則U形玻璃管中應(yīng)該出現(xiàn)液面高度差；而其中一個U形玻璃

管中液面高度幾乎不變，說明與此相連的透明容器有可能漏氣。

(6)圖中，兩電阻串聯(lián)，電流和通電時間相同

5Q<10Q

接好電路，閉合開關(guān)，通電一段時間后右側(cè)U形管中液面高度變化大，說明右側(cè)容器內(nèi)電阻絲產(chǎn)生的熱量

多，此實(shí)驗現(xiàn)象表明，在電流和通電時間均相同的情況下，電阻越大，所產(chǎn)生的熱量越多。

(7)［9W0］根據(jù)控制變量法，在探究電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與通電時間的關(guān)系時，就應(yīng)該控制電阻和電

流不變，改變時間的長短。

(8)①將下圖的裝置接入上圖的虛線框中，圖中右側(cè)容器的電阻與容器外的電阻并聯(lián)，再與左

側(cè)容器中的電阻串聯(lián)，根據(jù)并聯(lián)電路的電流規(guī)律可知，通過左側(cè)容器內(nèi)電阻的電流要大于通過右側(cè)容器內(nèi)

電阻的電流，探究的是電流產(chǎn)生的熱量跟電流大小的關(guān)系，通過一段時間后，左側(cè)容器內(nèi)電阻絲產(chǎn)生的熱

量較多，可以得到在電阻和通電時間相同時，電流越大，產(chǎn)生的熱量越多。

②[14]為了獲得普遍的規(guī)律，實(shí)驗中應(yīng)多次測量，所以需要移動滑動變阻器來改變電流的大小。

(9)[15]10s內(nèi)通過Q的電流產(chǎn)生的熱量是

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

(10)[16]因為連接的導(dǎo)線和電熱水壺是串聯(lián)，電流相等，但是電熱水壺的電阻遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于導(dǎo)線電阻，相同時

間內(nèi)，由焦耳定律0=尸整可知，電熱水壺工作時產(chǎn)生大量的熱，而與其連接的導(dǎo)線卻兒乎不發(fā)熱。

四、計算題

23.在如圖所示的電路中，電源電壓為3V,開關(guān)閉合后，電流表為0.2A,電壓表示數(shù)為2V,求:

(1)&兩端的電壓是多少伏？

(2)a的電阻是多少歐？

(3)通電Imin電流通過&所產(chǎn)生的熱量是多少焦？

【答案】(1)IV；(2)5C：(3)12J

【解析】解：(1)由電路圖可知，力與&串聯(lián)，電壓表測e兩端的電壓，電流表測電路中的電流。因串

聯(lián)電路中總電壓等于各分電壓之和，所以，&兩端的電壓

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

(2)由/=g可得，&的電阻

R

-二5。

(3)Imin電流通過生所產(chǎn)生的熱量

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

答：(1)&兩端的電壓為IV；

(2)&的電阻為5C；

(3)Imin電流通過七所產(chǎn)生的熱量為12J。

24.如圖是一個油量表的示意圖，滑動變阻器規(guī)格為“20C1A”。閉合開關(guān)，當(dāng)浮球最低時滑片P滑到a

端，電流表示數(shù)為0.5A；加滿油后浮球最高，滑片P滑到人端，電流表示數(shù)為1A。

求：(1)電阻R的阻值和電源電壓。

(2)在加滿油后，5min內(nèi)電阻R產(chǎn)生的熱量為多少？

(3)電阻H最小功率為多少？

【答案】(1)20C,20V；(2)6000J：(3)5W

【解析】解：(1)由電路圖可知，R與/?'串聯(lián)，油量表串聯(lián)在電路中是由電流表改裝而成的。當(dāng)滑片位于

。端時，滑動變阻器接入電路中的電阻最大，因串聯(lián)電路中總電阻等于各分電阻之和，所以，由/=g可得,

電源的電壓

t/=fa(/?+/?')=0.5Ax(??+20Q)①

當(dāng)滑片位于8端時，電路為R的簡單電路，則電源的電壓

U=lbR=\AxR②

由①②可解得A=20Q,U=20V。

(2)在加滿油后，滑片位于人端，則5min內(nèi)電阻R產(chǎn)生的熱量

Q=/%2RA(]A產(chǎn)X20QX5X60s=6000J

(3)當(dāng)滑片位于“端時，通過R的電流最小，其功率最小，則有

PR小=/A2R=(O.5A)2X2OC=5W

答：(1)電阻R的阻值為20C,電源電壓為20V；

(2)在加滿油后，5min內(nèi)電阻產(chǎn)生的熱量為6000J；

(3)電阻R最小功率為5W。

25.某興趣小組探究串聯(lián)電路中電阻消耗的電功率與電流的關(guān)系，電路如圖甲所示?；瑒幼冏杵骰瑥?/p>

最右端向最左端移動的過程中，幻的U-/圖像如圖乙所示。求：

(1)R/的阻值;

(2)電路消耗的最小功率；

(3)滑動變阻器滑片P在最右端時，Imin內(nèi)電流通過以產(chǎn)生的熱量。

【答案】（1）10Q；（2）0.9W；（3）13.5J

【解析】解：（1）由電路圖可知，幻與&串聯(lián)，電壓表測以兩端的電壓，電流表測電路中的電流，當(dāng)滑

片位于左端時，滑動變阻器接入電路中的電阻為零，電壓表測電源的電壓，電路中的電流最大，由圖乙可

知，電壓表的最大示數(shù)為6V,則電源的電壓U=6V,電路中的最大電流/=0.6A,由/=與可得，Q的阻值

￡\

（2）當(dāng)滑動變阻器接入電路中的電阻最大時，電路中的電流最小，電路消耗的功率最小，由圖乙可知，電

路中的最小電流r=0.15A,則電路消耗的最小功率

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

（3）滑動變阻器滑片尸在最右端時，電路中的電流最小，則Imin內(nèi)電流通過必產(chǎn)生的熱量

。產(chǎn)/，2/?/X（0.［5A）2x10QX60S=13.5J

答:（1）幻的阻值為IOC；

（2）電路消耗的最小功率為0.9W；

（3）滑動變阻器滑片P在最右端時，Imin內(nèi)電流通過R產(chǎn)生的熱量13.5L

26.圖甲是小明家使用的電飯煲，圖乙是其電路原理圖，電路中電源電壓為22OV。R/和/?2為阻值不變的電

熱絲，Si為溫度自動控制開關(guān)，可實(shí)現(xiàn)“加熱”和“保溫”狀態(tài)的轉(zhuǎn)換。該電飯煲的最大容量是4