第十八章電功率第4節(jié)焦耳定律2023-2024九年級全一冊物理人教知識總結(jié)知識點解析題型專題課后作業(yè)（學(xué)用）

第十八章電功率（學(xué)用）第4節(jié)焦耳定律一、知識點解析知識點1電流的熱效應(yīng)【知識點總結(jié)】電流的熱效應(yīng)定義：當(dāng)電流通過電阻時，電流作功而消耗電能，產(chǎn)生了熱量，這種現(xiàn)象叫做電流的熱效應(yīng)?！镜淅馕觥坷?如圖所示的家用電器中，利用電流熱效應(yīng)工作的是（）A．電飯鍋B．筆記本電腦C．電風(fēng)扇D．電視機(jī)【變式題】1．（2023秋?二道區(qū)月考）北京冬奧會期間，我國科研人員為運動員提供了帶電源的智能控溫加熱手套，如圖所示。下列與加熱手套工作原理相同的用電器是（）A．電動車 B．電熱水壺 C．電風(fēng)扇 D．洗衣機(jī)2．（2023?福建）下列利用電流熱效應(yīng)工作的用電器是（）A．電視機(jī) B．電風(fēng)扇 C．電腦 D．電爐知識點2探究影響電流通過導(dǎo)體時產(chǎn)生熱量的因素【知識點總結(jié)】1.影響因素：與通電的時間、電流、電阻有關(guān)，通過導(dǎo)體的電流越大，導(dǎo)體的電阻越大，通電時間越長，導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量越多。2.公式：Q＝I2Rt（普遍適用），Q＝W＝UIT（只適用于電熱器）。3.實驗器材：密閉容器兩個，U形管兩個、導(dǎo)線若干、不同阻值電阻絲若干、電源。4.實驗步驟：（1）探究電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生熱量的多少與電阻的關(guān)系實驗設(shè)計：保持電流和通電時間不變，改變電阻。如圖甲，把兩個不同的電阻串聯(lián)在電路中。（2）探究電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生熱量的多少與電流的關(guān)系實驗設(shè)計：保持電阻和通電時間不變，改變電流。如圖乙，將兩個相同的電阻先聯(lián)，再與另一個電阻串聯(lián)。（3）探究電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生熱量的多少與通電時間的關(guān)系實驗設(shè)計：保持電阻和電流不變，改變通電時間。5.實驗結(jié)論：①在電流和通電時間相同的情況下，電阻越大，產(chǎn)生的熱量越多；②在電阻和通電時間相同的情況下，通過電阻的電流越大，產(chǎn)生的熱量越多；③在電阻和通過電阻的電流相同的情況下，通電時間越長，產(chǎn)生的熱量越多?！镜淅馕觥坷?如圖所示是“探究電流通過導(dǎo)體時產(chǎn)生熱的多少跟什么因素有關(guān)”的實驗裝置，兩個透明容器中密封著等量的空氣，通電一段時間后，左側(cè)U形管中液面高度差比右側(cè)的大。下列說法錯誤的是（）A．U形管中液面高度的變化反映了電阻產(chǎn)生熱量的多少 B．通過左、右兩邊容器中電阻絲的電流相同 C．右邊容器中的電阻R2比左邊容器中的電阻R1小 D．通電時間相同，兩個容器中空氣吸收的熱量相同例3在“探究電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與哪些因素有關(guān)”的實驗中，某同學(xué)采用了如圖甲、乙所示的實驗裝置（兩個透明容器中封閉著等量的空氣）。下列說法正確的是（）①U形管中液面高度變化主要是由液體熱脹冷縮引起的②圖甲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③圖乙實驗過程中右邊透明容器中電阻絲阻值應(yīng)該等于10Ω④用圖甲中的實驗結(jié)論能解釋“電爐絲熱得發(fā)紅而與電爐絲相連的導(dǎo)線幾乎不發(fā)熱”的現(xiàn)象A．①② B．②③ C．②④ D．③④例4在探究“電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生熱量的多少跟什么因素有關(guān)”的實驗中，三個透明容器中密封著等量的空氣，容器內(nèi)的電阻連接情況如圖所示，通電后，觀察U形管中液面高度的變化。則（）A．甲、乙、丙三個容器內(nèi)的導(dǎo)體，電流相等 B．通電一段時間后，U形管中液面高度變化最大的是乙 C．要探究電流產(chǎn)生的熱量與電阻的關(guān)系，需觀察甲、丙兩個U形管中液面高度的變化 D．要探究電流產(chǎn)生的熱量與電流的關(guān)系，需觀察甲、乙兩個U形管中液面高度的變化【變式題】3．如圖是“探究電流通過導(dǎo)體時產(chǎn)生的熱量跟什么因素有關(guān)”的實驗裝置。R1＝R2＝R3＝10Ω，R2、R3并聯(lián)后與R1串聯(lián)，將R1、R2分別置于兩個透明容器中，兩個容器中密封著等量的空氣，U形管中液面高度的變化反映密閉空氣溫度的變化，下列說法正確的是（）A．通過R1的電流和通過R2的電流大小相等 B．圖示中實驗是為了探究電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與電阻的關(guān)系 C．將圖示中左側(cè)10歐電阻絲換成15歐電阻絲后，可探究電流產(chǎn)生的熱量與電阻的關(guān)系D．通電一段時間后，左側(cè)U形管中液面的高度差比右側(cè)的大4.（2022?常德）用如圖所示的實驗裝置探究“電流通過導(dǎo)體時產(chǎn)生的熱量與什么因素有關(guān)”。以下說法中不正確的是（）A．觀察溫度計的示數(shù)比較電流產(chǎn)生的熱量 B．該實驗裝置可以探究通電時間一定時，導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與電阻的關(guān)系 C．該實驗裝置還可以探究通電時間一定時，導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與電流的關(guān)系 D．甲、乙兩瓶中可以裝質(zhì)量相同的不同液體5．如圖是探究電流通過導(dǎo)體時產(chǎn)生熱的多少與哪些因素有關(guān)的實驗裝置。三個密閉容器中的電阻如圖，三個容器串聯(lián)，在其中一個容器的外部，將一個電阻和這個容器內(nèi)的電阻并聯(lián)，通電后，觀察三個U形管中液面高度的變化。實驗現(xiàn)象表明（）A．甲、乙、丙三容器串聯(lián)，所以容器中電阻流過的電流相同 B．在通電相同時間下，三個容器中產(chǎn)熱量之比為1：2：1 C．在乙、丙兩容器可用來研究電流產(chǎn)熱與電阻關(guān)系 D．在通電相同時間下，三個容器中產(chǎn)熱量之比為4：8：1知識點3焦耳定律的基礎(chǔ)計算【典例解析】例5如圖所示是某電蒸鍋的內(nèi)部簡化電路圖，R1＝484Ω、R2＝44Ω。當(dāng)S1、S2均閉合時，通過R1、R2的電流之比I1：I2＝，使用加熱擋5min電蒸鍋產(chǎn)生的熱量是J例6（2023?廣西）小明家連接插線板的導(dǎo)線折斷后，他把兩根導(dǎo)線擰在一起繼續(xù)使用，用久后發(fā)現(xiàn)連接處容易發(fā)熱，其主要原因是連接處（）A．電阻變小 B．電流比別處電流小 C．電阻變大 D．電流比別處電流大【變式題】6．（2022?云南）如圖是今年“3?15”晚會上曝光的劣質(zhì)導(dǎo)線，不良商家為了降低成本，將多芯銅導(dǎo)線的根數(shù)從國家標(biāo)準(zhǔn)的32根減為26根，導(dǎo)致導(dǎo)線橫截面積減小。對于長度相等的標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)線和劣質(zhì)導(dǎo)線，劣質(zhì)導(dǎo)線的電阻（選填“較大”或“較小”），若在通有相同電流的情況下，相同時間內(nèi)劣質(zhì)導(dǎo)線產(chǎn)生的熱量（選填“較多”或“較少”）。7．把一段勻質(zhì)導(dǎo)線對折后其阻值比原來的（選填“大”或“小”）；一個定值電阻兩端的電壓由2V增大到4V時，通過該電阻的電流增加了1A，通電時間由1s增加到2s，則該電阻產(chǎn)生的電熱增加了J。8．20世紀(jì)初，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，某些物質(zhì)在很低溫度時，電阻就變成了0，這就是現(xiàn)象；如圖所示是“探究電熱與電流的關(guān)系”的部分裝置，已知A、B兩點間的電壓為6V，R1＝R2＝R3＝5Ω，通電時間2min，則R1與R2產(chǎn)生的熱量相差J。二、題型專題典例解析專題1探究電流產(chǎn)生的熱量與哪些因素有關(guān)系【典例1】（2023?濟(jì)寧）電流做的功跟電壓、電流和通電時間三個因素都有關(guān)。小明想通過實驗驗證電功跟電壓的關(guān)系，選用的器材如圖所示。其中甲、乙兩玻璃瓶內(nèi)裝有初始溫度相同、等質(zhì)量的煤油，兩電阻絲阻值不同（R1＞R2）。（1）將兩根電阻絲串聯(lián)后接入電路中，可控制和相等；（2）通電一段時間后，通過觀察來比較電流做功多少；（3）通過實驗發(fā)現(xiàn)：在相同時間內(nèi)，電流通過電阻絲（選填“R1”或“R2”）做的功多；（4）若R1兩端的電壓為3V，電路中的電流為0.4A，則10s內(nèi)電流通過R1做的功為J?！镜淅?】（2023?云南）實驗小組在老師的指導(dǎo)下探究“電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與電流的關(guān)系”。同學(xué)們在燒瓶內(nèi)安裝一根電阻絲，裝入適量的煤油，插入一支溫度計，設(shè)計了如圖甲所示的電路。（1）用筆畫線代替導(dǎo)線，將圖甲的電路連接完整。要求滑動變阻器的滑片向右移動時，電流表示數(shù)變大，且導(dǎo)線不交叉。（2）閉合開關(guān)后，發(fā)現(xiàn)電流表指針未偏轉(zhuǎn)，經(jīng)檢查僅電阻絲R有故障，則電阻絲R（選填“短路”或“開路”）。排除故障后進(jìn)行實驗，實驗中通過觀察來比較相同時間內(nèi)不同電流產(chǎn)生熱量的多少。（3）調(diào)節(jié)滑動變阻器改變電流的大小，經(jīng)過多次實驗發(fā)現(xiàn)：電阻絲阻值和通電時間一定時，電流I越大，通電導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量Q越多。小明猜想：當(dāng)電阻和通電時間一定時，Q可能與I成正比。隨后在老師幫助下，實驗小組測出了多組Q與I的數(shù)據(jù)。請?zhí)岢鲆环N判斷小明猜想是否正確的方法：。（4）同學(xué)們進(jìn)一步學(xué)習(xí)了解到：物理學(xué)家焦耳1840年就確定了當(dāng)電阻和通電時間一定時，電流產(chǎn)生的熱量跟電流的二次方成正比的關(guān)系。生活中利用電熱工作的家用電器有（請舉一例）。（5）若要探究電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與電阻的關(guān)系，可選擇圖乙中（選填“A”或“B”）燒瓶中的電阻與圖甲燒瓶中的電阻聯(lián)（選填“串”或“并”）進(jìn)行實驗。（6）本實驗應(yīng)用的研究方法有轉(zhuǎn)換法和法。【專題變式題】1．（2022?宜昌）小杰和小芳在探究“電流產(chǎn)生的熱量與哪些因素有關(guān)系”的實驗中，在兩個透明容器中密封等量的空氣，各放置一段電阻絲，并連接一個裝水的U形管，通過U形管中水面的高度差來判斷電阻產(chǎn)生熱量的多少。裝置的密封性能良好，電源電壓為6V。（1）小杰根據(jù)圖甲觀察到的現(xiàn)象得到“在通電時間和電阻相同時，，電阻產(chǎn)生的熱量越多”的結(jié)論。（2）小芳猜想電流產(chǎn)生的熱量與電阻大小有關(guān)，下列能支持她猜想的現(xiàn)象是。A.正常工作時，“36V54W”的燈泡比“12V6W”的燈泡亮B.接線板上接入的用電器越多，導(dǎo)線越容易發(fā)熱C.電熨斗工作時發(fā)熱明顯，而與之相連的導(dǎo)線卻不怎么熱（3）為了驗證猜想，小芳選用了5Ω和100Ω的電阻絲進(jìn)行實驗，如圖乙所示，請你用筆畫線把電路連接完整。閉合開關(guān)，她發(fā)現(xiàn)較長時間后兩個U形管的高度差均不明顯，原因是，請你提出改進(jìn)辦法：。2.在“探究電流產(chǎn)生的熱量與哪些因素有關(guān)”的實驗中，實驗電路如圖1所示，其中R1＞R2。實驗一：探究電流產(chǎn)生的熱量與電阻大小的關(guān)系：（1）請按照圖1中的電路圖將圖2實物圖連接完整；（2）實驗電路按照圖1中的電路圖連接是為了控制通電時間相同和控制；電阻絲放出熱量的多少，通過來進(jìn)行判斷。（3）為了便于比較兩根電阻絲通過電流后產(chǎn)生熱量的多少，a、b兩瓶中要裝入相等、初溫相同的同種液體。為了在較短時間內(nèi)達(dá)到明顯的實驗效果，實驗時選用煤油而不選水，是因為煤油的比熱容水的比熱容（選填“大于”、“等于”或“小于”）。實驗二：探究電流產(chǎn)生的熱量與電流大小的關(guān)系：（4）閉合開關(guān)，移動滑動變阻器的滑片，使電路中的電流變成實驗一中電流的2倍，且通電時間相同。實驗發(fā)現(xiàn)：用電阻絲R1加熱的煤油，在實驗一中溫度升高△t1，在實驗二中溫度升高△t1′，則△t1′2△t1（選填“大于”、“等于”或“小于”），該實驗說明電流產(chǎn)生的熱量與電流大小正比例關(guān)系（選填“成”或“不成”）。實驗中，用電阻絲R2加熱煤油重復(fù)以上實驗步驟，也可以得出相同的結(jié)論。（5）如果在兩燒瓶中分別裝入質(zhì)量相等的不同液體，并接入兩根阻值的電阻絲（選填“相同”或“不同”），就可用這個裝置來探究兩種不同液體的吸熱性質(zhì)。假設(shè)a燒瓶中液體的質(zhì)量為m，瓶中電阻絲的阻值為R，測出通過它的電流為I，通電一段時間t后，溫度計的示數(shù)變化量為△t，若不計熱量損失，則a液體的比熱容為（用所給出的物理量寫出比熱容的表達(dá)式）。專題2焦耳定律的相關(guān)計算【典例2】（2023?金昌）如圖所示，電源電壓為9V且保持不變。閉合開關(guān)后，電流表A1的示數(shù)為0.4A，電阻R2＝15Ω。求：（1）電流表A2的示數(shù)；（2）1分鐘內(nèi)，電阻R2上產(chǎn)生的熱量。【典例3】（2022?長沙）某電熱水壺有加熱和保溫兩擋，簡化電路如圖所示。其中R1、R2為電熱絲（不考慮其電阻變化）。已知該壺的額定電壓為220V，只閉合開關(guān)S1時，電路中的電流為0.5A。（1）求電熱絲R1的阻值；（2）只閉合開關(guān)S1時，求電熱水壺的電功率；（3）R2＝44Ω，求使用加熱擋時電熱水壺在10s內(nèi)產(chǎn)生的熱量。【專題變式題】3．某興趣小組想要利用風(fēng)扇、發(fā)熱電阻等元件，制作一個有低溫?fù)鹾透邷負(fù)醯呐L(fēng)機(jī)，設(shè)計了發(fā)熱部分的兩種電路，如圖甲、乙所示。（1）圖甲中，當(dāng)開關(guān)S閉合、S1斷開時，R1和R2的連接方式是，此時處于擋工作狀態(tài)。（2）若選用圖乙所示電路，電源電壓為24伏，想要實現(xiàn)發(fā)熱電阻R3的電功率為120瓦，則選用R3的阻值應(yīng)為多少？（3）按圖乙電路制作的暖風(fēng)機(jī)高溫?fù)醯目偣β蕿?00瓦，在高溫?fù)豕ぷ?00秒，暖風(fēng)機(jī)所消耗的電能是多少？4．（2023?州模擬）如圖是某電熱水壺的內(nèi)部簡化電路圖，R1、R2均為發(fā)熱電阻，R1的阻值為440Ω，它有加熱和保溫兩個擋位，其中加熱擋的額定功率為1100W。用此熱水壺對質(zhì)量為1kg的水加熱使其溫度升高77℃，加熱擋正常工作需要的時間為7min，已知c水×103J/（kg?℃）。求：（1）保溫?fù)醯念~定功率；（2）電阻R2的阻值；（3）電熱水壺的加熱效率。專題3電功與熱量的綜合計算【典例5】℃加熱到55℃，用時2min20s。求：產(chǎn)品名稱電熱水杯額定電壓220V額定功率300W額定容量（1）水吸收的熱量是多少？（2）電熱水杯消耗的電能是多少？（3）電熱水杯的熱效率是多少？【專題變式題】5．（2022?錦州）小明家購買了一臺電熱水器，銘牌顯示：容量是50L，額定電壓是220V，額定功率是2000W。[c水×103J/（kg?℃），ρ水×103kg/m3]求：（1）該電熱水器正常工作時的電阻是多少？（2）某次洗浴時，水箱裝滿初溫為20℃的水，正常工作加熱到60℃，若熱水器的加熱效率是84%，則此次加熱消耗多少電能？（3）一天，小明家只有該熱水器和額定功率為700W的電飯鍋接入電路，它們都正常工作，則標(biāo)有2000r/（kW?h）的電能表的鋁盤4min轉(zhuǎn)了多少轉(zhuǎn)？三、課后作業(yè)1．如圖所示的用電器中，利用電流熱效應(yīng)工作的是（）A．計算器B．電風(fēng)扇C．電暖氣D．電視機(jī)2．某興趣小組用一根電阻為R的鎳鉻合金電阻絲自制了一臺電烘箱，下列說法正確的是（）A．由公式R＝得知，R與U成正比，與I成反比 B．電阻絲中的電流是正電荷定向移動形成的 C．換擋減小接入電路的電阻絲長度，電烘箱的功率減小 D．電烘箱工作時是將電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能3．如圖是探究“電流通過導(dǎo)體時產(chǎn)生熱的多少跟什么因素有關(guān)”的實驗裝置。通電前，兩個U形管內(nèi)的液面相平，通電一定時間后，通過R1、R2的電流分別為I1、I2，則下列說法正確的是（）A．I1＝I2，A管中的液面比B管中的液面低 B．I1＝I2，A管中的液面比B管中的液面高 C．I1＞I2，A管中的液面比B管中的液面低 D．I1＞I2，A管中的液面比B管中的液面高4．如圖為探究“焦耳定律”的實驗裝置。兩個透明容器中密封著等量的空氣，U形管中液面高度的變化反映密閉空氣溫度的變化。將容器中的電阻絲R1、R2串聯(lián)在電路中，且R1＜R2。下列說法正確的是（）A．該實驗裝置用于探究“電壓和通電時間相同時，電熱與電阻的關(guān)系” B．閉合開關(guān)后，通過R1的電流大于R2的電流 C．閉合開關(guān)后，甲管中液面上升比乙慢 D．閉合開關(guān)后，要使液面上升快，應(yīng)將滑動變阻器滑片P向左移動5．圖是探究“影響電流熱效應(yīng)因素”的實驗裝置，將R1、R2兩電阻絲密封在兩只完全相同的燒瓶內(nèi)，且R1＞R2，瓶內(nèi)裝入等質(zhì)量的煤油，下列說法錯誤的是（）A．燒瓶內(nèi)選用比熱容較小的液體，可以使實驗現(xiàn)象更明顯 B．該裝置可以探究電流通過電阻絲產(chǎn)生的熱量與電阻大小的關(guān)系 C．實驗中通過溫度計示數(shù)的變化來比較電阻絲產(chǎn)生熱量的多少 D．若要比較水和煤油的比熱容大小，只需將一個燒瓶內(nèi)的煤油換成等質(zhì)量的水即可6．（2023?大豐區(qū)模擬）某電熱水壺有兩根電熱絲，若把一根電熱絲接入電路，燒開一壺水要30min；若但把另一根電熱絲接入原電路，燒開一壺水要15min，若把這兩根電熱絲并聯(lián)起來接入原電路，燒開這壺水需要的時間是（不考慮熱損失）（）A．45min B．10min C．15min D．30min7．在探究“電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生熱量的多少跟什么因素有關(guān)”的實驗中，三個透明容器中密封著等量的空氣，容器內(nèi)的電阻連接情況如圖所示，通電后，觀察U形管中液面高度的變化。則（）A．流過三個容器內(nèi)的電阻的電流相等 B．通電一段時間后，U形管內(nèi)液面高度差最大的是乙容器 C．要探究產(chǎn)生的熱量與電阻關(guān)系，需觀察甲、丙U形管內(nèi)液面高度差 D．要探究產(chǎn)生的熱量與電流關(guān)系，需觀察甲、乙U形管內(nèi)液面高度差8．利用如圖所示的裝置探究“電流產(chǎn)生的熱量與哪些因素有關(guān)”。兩燒瓶中煤油質(zhì)量相等，電阻絲R甲＜R乙．實驗中通過比較甲、乙燒瓶中溫度計示數(shù)升高的快慢，可探究電流產(chǎn)生的熱量與有關(guān)；移動滑動變阻器的滑片，觀察（選填“相同”或“不同”）燒瓶內(nèi)的溫度計示數(shù)升高的快慢，可探究電流產(chǎn)生的熱量與電流有關(guān)。9．小明利用圖所示的實驗裝置進(jìn)行實驗。已知定值電阻R1＝R2＝R3＝10Ω，經(jīng)過相同的時間，左邊U形管液面高度差比右邊U形管液面高度差（選填“大”或“小”）；若通過R1的電流為1A，通電時間為20s，則R2產(chǎn)生的電熱為J。該裝置探究的是電阻產(chǎn)生的熱量與的關(guān)系。10．某品牌電熱水杯如圖甲所示，水杯容量為330mL，有高、中、低三個加熱擋位，乙圖為其工作電路簡圖，其中U恒為220V，R1＝200Ω，R2＝550Ω，則中溫?fù)豕β蕿閃；若該電熱水杯加熱效率為90%，則用高溫?fù)鯇M杯水從20℃加熱到98℃，需要s。[ρ水×103kg/m3，c水×103J/（kg?℃）]11．某型號的電水壺有加熱和保溫兩個擋位，其電路如圖。當(dāng)S閉合、S1斷開時，電水壺處于擋，加熱和保溫的功率分別為1200W和44W。用它把質(zhì)量為1kg、初溫為20℃的水加熱到100℃，用時400s，則水吸收的熱量是J，此過程中電水壺的效率η＝%。[c水×103J/（kg?℃）]12．用如圖所示的裝置探究影響電流熱效應(yīng)的因素，三個相同的錐形瓶內(nèi)均裝有質(zhì)量相等的煤油，電阻絲R1、R2、R3浸沒在煤油中，其中R1＝R3＝6Ω、R2＝3Ω。閉合開關(guān)前，記錄下煤油的初溫度t0；接通電源，同時閉合開關(guān)S1、S2，記錄下電流I，通電相同時間，記錄下煤油的末溫度t，結(jié)果如表所示，則R1、R2所在錐形瓶中的煤油升溫所吸收的熱量之比為。比較①③可知，導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與有關(guān)；比較（選填序號）可知，導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與電阻有關(guān)。若要探究導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與通電時間的關(guān)系，應(yīng)進(jìn)行的操作是：。序號電阻電流I/A初溫度t0/℃末溫度/℃①R12030②R22024③R3204413．如圖所示，是探究電流通過導(dǎo)體時產(chǎn)生熱量的多少跟什么因素有關(guān)的實驗裝置。甲、乙是完全相同的密閉容器，里面密封著等量的空氣，U形管中液面高度的變化反映密閉空氣溫度的變化，閉合開關(guān)前，A、B兩U形管內(nèi)液面相平。（1）實驗中，乙容器外部的電阻的作用是為了使左右容器內(nèi)導(dǎo)體中的不相等。（2）由于電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量不易直接測量，因此在實驗中是通過觀察U形管中液面高度的變化來顯示甲、乙容器內(nèi)空氣溫度的變化，這里采用的物理研究方法是。（3）通過對比觀察A、B兩U形管中液面高度的變化，（選填“甲”或“乙”）容器中導(dǎo)體的電阻產(chǎn)生的熱量較多。由此可知，在電阻和通電時間相同時，電流越（選填“大”或“小”），導(dǎo)體中產(chǎn)生的熱量越多。14．某電熱取暖器的簡化電路如圖所示，R1、R2為發(fā)熱電阻。取暖器工作時，通過開關(guān)S1和S2實現(xiàn)低溫、高溫的擋位控制。已知高溫?fù)豕β蕿?320W，R1＝55Ω。求：（1）取暖器工作時通過R1的電流；（2）取暖器處于低溫?fù)鯐r，工作1min產(chǎn)生的熱量；（3）R2的阻值。15．如圖甲是某茶具上煮茶器的電路原理圖，R1是加熱電阻，R2是保溫時的分壓電阻，S為電源開關(guān)，S1為自動溫控開關(guān)。S、S1都閉合時，煮茶器處于加熱狀態(tài)；當(dāng)水沸騰后，S1會自動斷開，轉(zhuǎn)為保溫狀態(tài)。煮茶器工作過程中的P﹣t圖像如圖乙所示，不計電阻值隨溫度的變化。求：（1）電阻R1的阻值。（2）當(dāng)煮茶器處于保溫狀態(tài)時，R1的電功率。（3）當(dāng)煮茶器處于保溫狀態(tài)時，電阻R2在100s內(nèi)消耗的電能。參考答案第十八章電功率（學(xué)用）第4節(jié)焦耳定律一、知識點解析知識點1電流的熱效應(yīng)例1【答案】A【解析】電飯鍋工作時電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，電飯鍋是利用電流熱效應(yīng)工作的，故A正確；電腦主要把電能轉(zhuǎn)化為光能，不是利用電流熱效應(yīng)工作的，故B錯誤；電風(fēng)扇工作時電能主要轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，利用了通電導(dǎo)體在磁場中受到力的作用而工作的，故C錯誤；電視機(jī)工作時主要把電能轉(zhuǎn)化為光能，不是利用電流熱效應(yīng)工作的，故D錯誤。故選A?！咀兪筋}】1．【答案】B【解析】智能控溫加熱手套是利用電流的熱效應(yīng)來工作的，電熱水壺與加熱手套的原理相同；電動車、電風(fēng)扇和洗衣機(jī)中的電動機(jī)是利用通電導(dǎo)體在磁場中受到力的作用來工作的，故B符合題意，ACD不符合題意。故選B。2．【答案】D【解析】電視機(jī)主要把電能轉(zhuǎn)化為光能與聲能，不是利用電流熱效應(yīng)工作的，故A不符合題意；電風(fēng)扇工作時主要把電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，不是利用電流熱效應(yīng)工作的，故B不符合題意；電腦工作時主要把電能轉(zhuǎn)化為光能和聲能，不是利用電流熱效應(yīng)工作的，故C不符合題意；電爐工作時把電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，利用電流的熱效應(yīng)工作，故D符合題意。故選D。知識點2探究影響電流通過導(dǎo)體時產(chǎn)生熱量的因素例2【答案】D【解析】據(jù)實驗裝置可知，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A正確；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大小相等，故B正確；由圖可知，左側(cè)U形管中液面高度差比右側(cè)的大，說明在相同時間內(nèi)，電流在左容器中產(chǎn)生的熱量較多，則左側(cè)器中空氣吸收的熱量多，兩電阻絲串聯(lián)，電流相同，根據(jù)Q＝I2Rt可知，圖中左邊容器的電阻絲阻值較大，故C正確，D錯誤。故選D。例3【答案】C【解析】U形管內(nèi)液面高度變化是由容器內(nèi)氣體受熱膨脹引起的，故①錯誤；由圖甲可知，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②正確；乙實驗是研究電流產(chǎn)生的熱量與電流的關(guān)系，通過它們的電流不同、通電時間都相同和電阻要相同，右邊容器中的電阻要等于左邊容器中的電阻5Ω，故③錯誤；圖甲中兩電阻串聯(lián)，電阻不同，通過兩電阻的電流相同，10Ω電阻產(chǎn)生的熱量更多，電爐絲與和它相連的導(dǎo)線也是電阻不同，電流相同，電爐絲電阻更大，產(chǎn)生的熱量更多，故④正確。故選C。例4【答案】B【解析】（1）丙容器中兩電阻并聯(lián)后再與甲、乙兩容器中的電阻串聯(lián)接入電路，根據(jù)串聯(lián)電路和并聯(lián)電路電流的規(guī)律可知通過甲、乙兩容器中的電阻的電流相同，都大于通過丙容器中的電阻的電流，故A錯誤；（2）甲容器中的電阻與丙容器中的電阻相同，電流不同，要探究電流產(chǎn)生的熱量與電流的關(guān)系，需觀察甲、丙兩個U形管中液面高度的變化，故D錯誤；（3）通過甲容器中的電阻與乙容器中的電阻的電流相同，兩容器中的電阻不同，要探究電流產(chǎn)生的熱量與電阻的關(guān)系，需觀察甲、乙兩個U形管中液面高度的變化，故C錯誤；（4）甲、乙裝置中，將容器中的電阻絲串聯(lián)起來接到電源兩端，通過他們的電流I與通電時間t相同，左邊甲容器中的電阻小于右邊乙容器中的電阻，由Q＝I2Rt可知，右邊乙容器中的電阻產(chǎn)生的熱量多，溫度升得較快；甲、丙裝置中，丙裝置并聯(lián)一個相同阻值的電阻，再將容器中的電阻絲串聯(lián)起來接到電源兩端，通過他們的電阻與通電時間t相同，左邊甲容器中的電阻流大于右邊丙容器中的電流，由Q＝I2Rt可知，甲容器中的電阻產(chǎn)生的熱量多，溫度升得較快；所以通電一段時間后，U形管中液面升高的高度最高的是乙，故B正確。故選B?！咀兪筋}】3．【答案】D【解析】裝置中兩個5Ω的電阻并聯(lián)后再與一個5Ω的電阻串聯(lián)，根據(jù)串聯(lián)電路的電流特點可知，右邊兩個電阻的總電流和左邊電阻的電流相等，即I右＝I左，兩個5Ω的電阻并聯(lián)，根據(jù)并聯(lián)電路的電流特點知I右＝I1+I2，兩電阻的阻值相等，則支路中電流相等，即I1＝I2，所以右邊容器中通過電阻的電流是左側(cè)通過電流的一半，即是研究電流產(chǎn)生的熱量與電流的關(guān)系；由Q＝I2Rt可知，左邊容器中的電阻產(chǎn)生的熱量多，溫度升得較快；因此通電一段時間后，左側(cè)U形管中液面的高度差更大，故AB錯誤，D正確；將左邊容器中的電阻絲換成10Ω的電阻絲后，左右容器中的電阻和電流都不同，沒有控制好變量，所以不能探究電流產(chǎn)生的熱量與電阻的關(guān)系，故C錯誤。故選D。4.【答案】D【解析】通電后電流通過電阻絲做功，產(chǎn)生熱量被液體吸收，使液體的溫度升高，通過觀察溫度計的示數(shù)變化來判斷電流產(chǎn)生的熱量的多少，故A正確；由圖示實驗可知，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等而電阻阻值不同，此裝置可以探究電流產(chǎn)生的熱量與電阻的關(guān)系，故B正確；由圖可知，通過調(diào)節(jié)滑動變阻器滑片，可以改變通過電阻絲的電流。所以能研究導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與電流的關(guān)系，故C正確；如果甲、乙兩瓶中裝質(zhì)量相同的不同液體，則升高的溫度不能代表產(chǎn)生電熱的多少，故D錯誤。故選D。5．【答案】D【解析】由于丙容器中的電阻與容器外的電阻并聯(lián)后再串聯(lián)甲、乙容器里的電阻串聯(lián)，則由并聯(lián)電路的電流特點可知通過甲、乙的電流大于通過丙的電流，故A錯誤；丙中兩個電阻的電流之和與甲的電流相同，故I乙＝I甲＝2I丙＝2，由Q＝I2Rt可知，在通電相同時間下，三個容器中產(chǎn)熱量之比：22×5Ω×t：22×10Ω×t：12×5Ω×t＝4：8：1，故B錯誤；在乙、丙兩容器中電阻、通過的電流都不同，根據(jù)控制變量法可知不能用來研究電流產(chǎn)熱與電阻關(guān)系，故C錯誤；丙中兩個電阻的電流之和與甲的電流相同，故I乙＝I甲＝2I丙＝2，由Q＝I2Rt可知，在通電相同時間下，三個容器中產(chǎn)熱量之比：22×5Ω×t：22×10Ω×t：12×5Ω×t＝4：8：1，故D正確。故選D。知識點3焦耳定律的基礎(chǔ)計算例5【答案】×105【解析】（1）當(dāng)S1、S2均閉合時，R1、R2并聯(lián)，由并聯(lián)電路的電壓特點，R1、R2兩端的電壓都等于電源電壓220V，因此通過R1、R2的電流分別為：I1＝＝＝A，I2＝＝＝5A，則通過R1、R2的電流之比：＝＝；（2）當(dāng)只閉合S1時，只有R1接入電路，當(dāng)S1、S2均閉合時，R1、R2并聯(lián)；因并聯(lián)電路的總電阻小于任一分電阻，所以由P＝UI＝可知，R1、R2并聯(lián)時，電路中的電阻最小，電功率最大，電蒸鍋為加熱擋；電路為R1的簡單電路時，電路中的電阻最大，電功率最小，電蒸鍋為保溫?fù)?；即電蒸鍋為加熱擋時，R1、R2并聯(lián)，由并聯(lián)電路的電流特點可知，干路電流：I＝I1+I2＝A+5A＝A，則使用加熱擋5min電蒸鍋產(chǎn)生的熱量：Q＝W＝UIt＝220V×A×5××105J。例6【答案】C【解析】在家庭電路中，導(dǎo)線相互連接處因接觸不良，則該處的電阻較大，導(dǎo)線連接處與導(dǎo)線串聯(lián)在電路中，通過的電流相等、通電時間相等，由Q＝I2Rt可知，連接處產(chǎn)生的熱量較多，往往比別處更容易發(fā)熱，加速導(dǎo)線老化，甚至引起火災(zāi)。故選C?！咀兪筋}】6．【答案】較大；較多【解析】不良商家為了降低成本，將多芯銅導(dǎo)線的根數(shù)從國家標(biāo)準(zhǔn)的32根減為26根，導(dǎo)致導(dǎo)線橫截面積減小，在長度、材料不變的情況下，橫截面積越小，電阻越大，所以劣質(zhì)導(dǎo)線的電阻較大；根據(jù)焦耳定律公式Q＝I2Rt知，在電流、通電時間相同的情況下，電阻較大，產(chǎn)生的熱量較多，溫度較高，安全隱患較大。7．【答案】??；14【解析】（1）把一段勻質(zhì)導(dǎo)線對折后，長度減小，橫截面積變大，其阻值變小；（2）根據(jù)題意，設(shè)電壓為2V時，通過的電流為I，則電壓為4V時通過的電流為I+1A，由歐姆定律可得：U1＝IR0，即2V＝IR0﹣﹣﹣﹣﹣﹣①U2＝（I+1A）R0，即4V＝（I+1A）R0﹣﹣﹣②聯(lián)立①②解得：I＝1A，R0＝2Ω。定值電阻原來產(chǎn)生的電熱：Q1＝W1＝U1It＝2V×1A×1s＝2J，后來產(chǎn)生的電熱：Q2＝W2＝U1I′t′＝4V×（1A+1A）×2s＝16J，則該電阻產(chǎn)生的電熱增加量為：△Q＝Q2﹣Q1＝16J﹣2J＝14J。8．【答案】超導(dǎo)；288【解析】（1）20世紀(jì)初，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，某些物質(zhì)在很低溫度時，電阻就變成了0，這就是超導(dǎo)現(xiàn)象；（2）由圖知，R2、R3并聯(lián)后再與R1串聯(lián)，R1＝R2＝R3＝5Ω，R2、R3并聯(lián)后的總電阻R23＝×5ΩΩ，電路的總電阻R＝R1+R23＝5ΩΩΩ，由歐姆定律可得，電路中的電流：I1＝I23＝I＝＝＝0.8A，I2＝I1＝×0.8A＝0.4A，通電時間2min，R1與R2產(chǎn)生的熱量差：Q1﹣Q2＝I12R1t﹣I22R2t＝（0.8A）2×5Ω×2×60s﹣（0.4A）2×5Ω×2×60s＝288J。二、題型專題典例解析專題1探究電流產(chǎn)生的熱量與哪些因素有關(guān)系【典例1】【答案】（1）電流；通電時間；（2）煤油升高的溫度；（3）R1；（4）12【解析】（1）由圖可知，R1、R2串聯(lián)，根據(jù)串聯(lián)電路的特點可知，通過R1、R2的電流相等，而且R1、R2同時工作，所以可控制兩根電阻絲的電流和通電時間相同；（2）在這個實驗中，小明是通過觀察比較煤油升高的溫度來比較電流做功多少的；（3）通過R1、R2的電流大小相等，通電時間相同，由于R1＞R2，由Q＝I2Rt可知，電流通過電阻絲R1產(chǎn)生的熱量多，則表示R1做的功多；（4）10s內(nèi)電流通過R1做的功：W＝UIt＝3V××10s＝12J?！镜淅?】【答案】（1）見解答圖；（2）開路；溫度計示數(shù)的變化；（3）將測得的Q與I的數(shù)據(jù)描點畫出Q﹣I圖像，若Q﹣I圖像為過原點的一條直線，則Q與I成正比，否則不成正比；（4）電飯鍋；（5）B；串；（6）控制變量法【解析】（1）滑片向右滑動時，電流表示數(shù)變大，說明滑動變阻器連入電路的電阻變小，故滑動變阻器右下接線柱連入電路中，如圖所示：（2）閉合開關(guān)后，發(fā)現(xiàn)電流表指針未偏轉(zhuǎn)，說明電路斷路，由于經(jīng)檢查僅電阻絲R有故障，則電阻絲R開路；由于電流產(chǎn)生的熱量不能用眼睛直接觀察，此時應(yīng)采用轉(zhuǎn)換法，通過溫度計示數(shù)的變化來反映產(chǎn)生熱量的多少；（3）由數(shù)學(xué)知識可知，由實驗小組測出了多組Q與I的數(shù)據(jù)，可以將測得的Q與I的數(shù)據(jù)描點畫出Q﹣I圖像，若Q﹣I圖像為過原點的一條直線，則Q與I成正比，否則不成正比（或求出Q與I的比值，若Q與I的比值為定值，則Q與I成正比，否則不成正比）；（4）利用電熱工作的家用電器的特點是將電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，根據(jù)生活常識可知，電飯煲、電熱水壺等都是利用電熱工作；（5）根據(jù)控制變量法可知，探究電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與電阻的關(guān)系時，應(yīng)控制電流相等，改變電阻的阻值，因此應(yīng)該選用阻值與原來燒瓶中電阻絲阻值不同的B燒瓶中的電阻，由于要控制兩電阻的電流相等，因此應(yīng)將圖乙中B燒瓶中的電阻與圖甲燒瓶中的電阻串聯(lián)；（6）在研究某個因素對電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量的影響時，只改變這個因素，而保持其他因素不變，從而確定該因素是否影響電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生熱量的多少，這種研究方法稱為控制變量法，因此還采用了控制變量法。【專題變式題】1．【答案】（1）電流越大；（2）C；（3）見解析；電路中電流太小或電源電壓太低；將100Ω的電阻絲換為阻值更小的電阻絲或增大電源電壓【解析】（1）如圖甲的裝置中，右邊兩個5Ω的電阻并聯(lián)后再與左邊5Ω的電阻串聯(lián)；根據(jù)串聯(lián)電路的電流特點可知，右邊兩個電阻的總電流和左邊電阻的電流相等，即I右＝I左，兩個5Ω的電阻并聯(lián)，根據(jù)并聯(lián)電路的電流特點可知I右＝I內(nèi)+I外，比較可知I左＞I內(nèi)；兩瓶中的電阻值相等（均為5Ω），通電時間相等，電流不同，故探究的是電流產(chǎn)生的熱量跟電流的關(guān)系；在電阻和通電時間相同時，電流越大，產(chǎn)生的熱量越多，故通電一段時間左瓶內(nèi)的電阻絲產(chǎn)生的熱量多；小芳猜想電流產(chǎn)生的熱量與電阻大小有關(guān)，需要控制電流、通電時間相同，導(dǎo)體的電阻不同；正常工作時，“36V54W”的燈泡比“12V6W”的燈泡亮，根據(jù)I＝可知，此時兩個燈泡的電流是不同的，故A錯誤；接線板上接入的用電器越多，導(dǎo)線中的電流越大，沒有控制電流相同，故B錯誤；電熨斗工作時發(fā)熱明顯，此時銅電熨斗的電流、通電時間相同，電阻不同，符合控制變量法的壓強(qiáng)，故C正確；（3）為了驗證猜想，小芳選用了5Ω和100Ω的電阻絲進(jìn)行實驗，電阻的大小不同，需要控制電流、通電時間相同，所以兩個電阻應(yīng)串聯(lián)接入電路中，如圖所示：較長時間后兩個U形管的高度差均不明顯，這說明導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量較少，其原因可能是電流中的電流太小或者是電源電壓太低；為了使實驗現(xiàn)象更明顯，可以減小電阻的阻值或者增大電源電壓。2.【答案】（1）如上圖所示；（2）電流相同；溫度計的示數(shù)變化；（3）質(zhì)量；小于；（4）大于；不成；（5）相同；c＝【解析】（1）由電路圖可知，滑片左移時變阻器接入電路中的電阻變小，則變阻器左下方接線柱必須接入電路中，如下圖所示：（2）由電路圖可知，兩電熱絲串聯(lián)在電路中，這是為了控制通電時間相同和控制電流相同；根據(jù)轉(zhuǎn)換法可知，電阻絲放出熱量的多少，是通過溫度計示數(shù)的變化進(jìn)行比較的；（3）為了便于比較兩根電阻絲通過電流后產(chǎn)生熱量的多少，a、b兩瓶中要裝入質(zhì)量相等、初溫相同的同種液體；因為煤油的比熱容比水的比熱容小，相同質(zhì)量的煤油和水比較，吸收相同的熱量，煤油溫度升高的多，用煤油做實驗效果更明顯，便于觀察；（4）閉合開關(guān)，移動滑動變阻器的滑片，使電路中的電流變成實驗一中電流的2倍，且通電時間相同，由Q＝I2Rt可知，電阻絲產(chǎn)生的熱量是原來的4倍，由Q吸＝cm△t的變形式△t＝可知，用電阻絲R1加熱的煤油，溫度升高量△t1′大于2△t1，該實驗說明電流產(chǎn)生熱量與電流不成正比例關(guān)系；（5）實驗中兩電阻絲串聯(lián)，通過的電流和通電時間相同，為控制相同時間兩液體吸熱相同，根據(jù)Q＝I2Rt可知，選用的兩根電阻絲的阻值應(yīng)相同；假設(shè)a燒瓶中液體的質(zhì)量為m，瓶中電阻絲的阻值為R，測出通過它的電流為I，通電一段時間t后，電熱絲放出的熱量Q＝I2Rt，溫度計的示數(shù)變化量為△t，若不計熱量損失，放出的熱量全部被液體吸收，由Q吸＝cm△t可得，a液體的比熱容：c＝＝。專題2焦耳定律的相關(guān)計算【典例2】【解析】由圖可知，R1、R2并聯(lián)，電流表A1測量通過R1的電流，電流表A2測量干路的總電流；（1）由圖并聯(lián)的電壓特點可知，R2兩端的電壓：U2＝U＝9V，通過R2的電流：I2＝＝＝0.6A，根據(jù)并聯(lián)電路的電流特點可知，干路的總電流：I＝I1+I2＝0.4A+0.6A＝1A，即電流表A2的示數(shù)為1A；（2）1分鐘內(nèi)，電阻R2上產(chǎn)生的熱量：Q2＝R2t＝（0.6A）2×15Ω×1×60s＝324J。答：（1）電流表A2的示數(shù)為1A；（2）1分鐘內(nèi)，電阻R2上產(chǎn)生的熱量為324J?！镜淅?】【解析】（1）由電路圖知，只閉合開關(guān)S1時，電路為R1的簡單電路，由I＝可得，電熱絲R1的阻值：R1＝＝＝440Ω；（2）只閉合開關(guān)S1時，電熱水壺的電功率：P＝UI1＝220V×0.5A＝110W；（3）兩開關(guān)都閉合時，兩電阻并聯(lián)，電路的總電阻最小，電源電壓一定，由P＝知，此時電功率最大，為加熱擋，電路中電流：I＝I1+I2＝0.5A+＝5.5A，加熱擋時電熱水壺在10s內(nèi)產(chǎn)生的熱量：Q＝W＝UIt＝220V×××104J。答：（1）電熱絲R1的阻值為440Ω；（2）只閉合開關(guān)S1時，電熱水壺的電功率為110W；×104J?！緦ｎ}變式題】3．【解析】（1）甲方案中，開關(guān)S、S1均閉合時，電路為R1的簡單電路，電路的總功率P甲1＝；開關(guān)S閉合、S1斷開時，R1與R2串聯(lián)，由串聯(lián)電路中總電阻等于各分電阻之和可知，電路的總功率P甲2＝，因P甲1＝＞P甲2＝，所以，開關(guān)S、S1均閉合時，電熱器處于高溫?fù)?；開關(guān)S閉合、S1斷開時，電熱器處于低溫?fù)酰唬?）R3的阻值應(yīng)為：R3＝＝Ω；（3）暖風(fēng)機(jī)所消耗的電能：W＝Pt＝200W××105J。答：（1）串聯(lián)；低溫；（2）R3Ω；×105J。4．【解析】（1）由圖可知，當(dāng)開關(guān)S1、S2都閉合時，R1、R2并聯(lián)，當(dāng)開關(guān)S1閉合、S2斷開時，只有R1工作，根據(jù)并聯(lián)電路的電阻特點可知，當(dāng)開關(guān)S1、S2都閉合時，R1、R2并聯(lián)，電路中的總電阻最小，由P＝可知，電路中的總功率最大，電熱水壺處于加熱擋；當(dāng)開關(guān)S1閉合、S2斷開時，只有R1工作，電路中的總電阻最大，總功率最小，電熱水壺處于保溫?fù)?；保溫?fù)醯念~定功率：P保溫＝＝＝110W；（2）電阻R2的功率為：P2＝P加熱﹣P保溫＝1100W﹣110W＝990W，由P＝可知，電阻R2的阻值：；（3）加熱擋位正常工作7min消耗的電能：，水吸收的熱量：Q吸＝c水mΔ×103J/（kg?℃）×1kg×77℃×105J，電熱水壺加熱水的效率：。答：（1）保溫?fù)醯念~定功率為110W；（2）電阻R2Ω；（3）電熱水壺的加熱效率為70%。專題3電功與熱量的綜合計算【典例5】【解析】（1）由密度公式可得水的質(zhì)量為：m水＝ρ水×103kg/m3××10﹣3m3＝0.3kg；水吸收的熱量：Q吸＝cmΔ×103J/（kg?℃）××（55℃﹣25℃×104J；（2）所用時間t＝2min20s＝140s，電熱水杯消耗的電能W＝Pt＝300W××104J；（3）電熱水杯的熱效率η＝＝×100%＝90%。答：×104J；×104J；（3）電熱水杯的熱效率是90%。【專題變式題】5．【解析】（1）由P＝可知，電熱水器正常工作時的電阻R＝＝Ω；（2）由ρ＝可知，水箱中水的質(zhì)量m＝ρ水V＝1×103kg/m3×50×10﹣3m3＝50kg，水箱中的水吸收的熱量：Q吸＝c水m（t﹣t0×103J/（kg?℃）×50kg×（60℃﹣20℃×106J；由η＝可知，此次加熱消耗的電能W＝＝＝1×107J；（3）由P＝可知，電熱水器4min消耗的電能W1＝P1t＝2000W×4××105J；電飯鍋4min消耗的電能W2＝P2t＝700W×4××105J；消耗的總電能W＝W1+W2×105×105×105?h；2000r/（kW?h）表示電路中用電器每消耗1kW?h電能，電能表的轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)過2000r，?h×2000r/（kW?h）＝360r。答：Ω；（2）此次加熱消耗1×107J的電能；（3）一天，小明家只有該熱水器和額定功率為700W的電飯鍋接入電路，它們都正常工作，則標(biāo)有2000r/（kW?h）的電能表的鋁盤4min轉(zhuǎn)了360轉(zhuǎn)。三、課后作業(yè)1．【答案】C【解析】計算器工作時主要把電能轉(zhuǎn)化為光能與聲能，不是利用電流熱效應(yīng)工作的，故A不合題意；電風(fēng)扇主要是把電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，不是利用了電流的磁效應(yīng)，故B不合題意；電暖氣將電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，利用了電流的熱效應(yīng)，故C符合題意；電視機(jī)工作時注意把電能轉(zhuǎn)化為光能與聲能，不是利用電流熱效應(yīng)工作的，故D不合題意。故選C。2．【答案】D【解析】電阻是導(dǎo)體本身的一種性質(zhì)，只與導(dǎo)體的材料、長度、橫截面積和溫度有關(guān)，公式R＝只是計算電阻的一種方法，但電阻與電壓、電流都無關(guān)，故A錯誤；電阻絲中的電流是電子定向移動形成的，故B錯誤；換擋減小接入電路的電阻絲長度，電阻絲的電阻減小，由公式P＝可知，電壓不變，而電阻變小，故功率變大，故C錯誤；電烘箱工作時，消耗電能，產(chǎn)生內(nèi)能，故是將電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的過程，故D正確。故選D。3．【答案】D【解析】由圖可知，右側(cè)兩電阻絲并聯(lián)后與左側(cè)電阻絲串聯(lián)，并聯(lián)電路中干路電流等于各支路電流之和，所以I1＞I2；由Q＝I2Rt可知，通電時間相同時，I1＞I2，R1＝R2＝5Ω，所以左側(cè)電阻產(chǎn)生的熱量較多；密閉空氣吸收熱量后，體積不變，壓強(qiáng)變大，左側(cè)容器內(nèi)氣體的壓強(qiáng)與大氣壓的差值較大，A玻璃管液面較高。故選D。4．【答案】C【解析】閉合開關(guān)，兩電阻串聯(lián)接入電路，串聯(lián)電路各處電流相等，該實驗中兩電阻絲電阻不同，通過它們的電流相同，根據(jù)公式U＝IR可得兩電阻絲兩端電壓不同，故該實驗研究的是在電流和通電時間相同時，電熱與電阻的關(guān)系，故AB錯誤；閉合開關(guān)后，因為R1＜R2，通過它們的電流相同，根據(jù)焦耳定律Q＝I2Rt得相同時間左側(cè)產(chǎn)生的熱量少，反映在U形管上是液面上升得慢，故C正確；合開關(guān)后，根據(jù)焦耳定律Q＝I2Rt可知要使液面上升快，即相同時間產(chǎn)生熱量多，應(yīng)該增大電流，減小電路總電阻，所以滑片應(yīng)該向右移動，故D錯誤。故選C。5．【答案】D【解析】在液體質(zhì)量相同、吸收熱量相同的情況下，比熱容小的物質(zhì)溫度要升高的多，所以用比熱容小的液體可以使實驗現(xiàn)象更明顯，故A正確；由圖可知，該電路為串聯(lián)電路，通過兩個電阻的電流和通電時間是相同的，電阻不同，所以該裝置可以探究電流通過電阻絲產(chǎn)生的熱量與電阻大小的關(guān)系，故B正確；通電后電流通過電阻絲做功，產(chǎn)生熱量使煤油的溫度升高，通過觀察溫度計的示數(shù)大小來判斷電流產(chǎn)生的熱量的多少，這個研究方法為轉(zhuǎn)換法，故C正確；比較水和煤油的比熱容大小時，需要用相同的加熱器加熱質(zhì)量相同的不同液體，使它們在相同的時間內(nèi)吸收相同的熱量，所以需要控制兩個電阻的阻值相同，故D錯誤。故選D。6．【答案】B【解析】設(shè)兩根電阻絲的電阻分別為R1和R2，由Q＝W＝UIt，I＝得，Q＝W＝，由題意可知，W1＝W2，即＝，即＝，＝；設(shè)R2為R，R1為2R，把兩根電熱絲并聯(lián)起來接入原電路，則有：＝（）t并＝×15min，解得t并＝10min。故選B。7．【答案】B【解析】丙容器中兩電阻并聯(lián)后再與甲、乙兩容器中的電阻串聯(lián)接入電路，根據(jù)串聯(lián)電路和并聯(lián)電路電流的規(guī)律可知通過甲、乙兩容器中的電阻的電流相同，都大于通過丙容器中的電阻的電流，故A錯誤；甲、乙裝置中，將容器中的電阻絲串聯(lián)起來接到電源兩端，通過他們的電流I與通電時間t相同，左邊甲容器中的電阻小于右邊乙容器中的電阻，由Q＝I2Rt可知，右邊乙容器中的電阻產(chǎn)生的熱量多，溫度升得較快；甲、丙裝置中，丙裝置并聯(lián)一個相同阻值的電阻，再將容器中的電阻絲串聯(lián)起來接到電源兩端，通過他們的電阻與通電時間t相同，左邊甲容器中的電阻流大于右邊丙容器中的電流，由Q＝I2Rt可知，甲容器中的電阻產(chǎn)生的熱量多，溫度升得較快；所以通電一段時間后，U形管中液面升高的高度最高的是乙，故B正確；通過甲容器中電阻的電流與通過乙容器中電阻的電流相同，兩容器中的電阻不同，要探究電流產(chǎn)生的熱量與電阻的關(guān)系，需觀察甲、乙兩個U形管中液面高度的變化，故C錯誤；甲容器中的電阻與丙容器中的電阻相同，由選項B分析可知，通過它們的電流不同，要探究電流產(chǎn)生的熱量與電流的關(guān)系，需觀察甲、丙兩個U形管中液面高度的變化，故D錯誤。故選B。8．【答案】電阻；相同【解析】（1）因為兩電阻串聯(lián)，所以通過它們的電流相等；由焦耳定律Q＝I2Rt得，電阻大的在相同時間產(chǎn)生的熱量多，升高的溫度快，故可以探究電流產(chǎn)生的熱量與電阻大小的有關(guān)。（2）利用此電路還可探究電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與電流的關(guān)系，即移動滑動變阻器滑片，比較通電時間相同時，甲（或乙）燒瓶中溫度計的示數(shù)變化快慢。9．【答案】大；50；電流大小【解析】（1）由實驗裝置圖知，三個電阻的阻值相等，都為10Ω，通電時間相等，R2與R3并聯(lián)后與R1串聯(lián)，所以通過R1的電流大于通過R2的電流，所左邊電熱絲產(chǎn)生的熱量大于右邊電熱絲產(chǎn)生的熱量，即左邊U形管液面高度差比右邊U形管液面高度差大；（2）R2與R3并聯(lián)，且R2＝R3，根據(jù)并聯(lián)電路的電壓特點和歐姆定律知，I2＝I3，根據(jù)串聯(lián)和并聯(lián)電路的電流特點知：I1＝I2+I3＝2I2，所以：I2＝I1＝×1A＝0.5A，電阻R2產(chǎn)生的熱量：Q2＝I22R2t＝（0.5A）2×10Ω×20s＝50J；（3）該裝置中，R1和R2的電阻相同，通過R1和R2的電流不同，通電時間相同，探究的是電阻產(chǎn)生的熱量與電流大小的關(guān)系。10．【答案】242；364【解析】由乙圖可知，只閉合開關(guān)S1，電路為R1的簡單電路，