資源簡介

中小學教育資源及組卷應(yīng)用平臺
2023-2024人教版9年物理全冊同步學講練測學案（全國通用）
第十八章 電功率 專題18.4 焦耳定律
1.知道電流的熱效應(yīng)。
2.知道焦耳定律，能夠利用焦耳定律進行簡單的計算。
3. 知道電熱器發(fā)熱的原理，并能列舉出利用和防止電熱的實例。
閱讀本節(jié)課教材，參考教材完成教師給出的知識點問題的填空：
知識點1. 電流的熱效應(yīng)
（1）電流通過導體時將電能轉(zhuǎn)化為_______，這個現(xiàn)象叫做電流的熱效應(yīng).只要有電流通過導體，因為導體有一定的電阻，就會發(fā)生電流的熱效應(yīng).
（2）電熱與電阻的關(guān)系：在_______相同的條件下，電能轉(zhuǎn)化成熱能時的電功率跟導體的電阻成_______比.
知識點2.焦耳定律
（1）焦耳定律的內(nèi)容：電流通過導體產(chǎn)生的熱量跟電流的_______成正比，跟導體的電阻成_______比，跟通電時間成_______比.
（2）用公式表示Q=_______.
知識點3.電熱的利用和防止
（1）電熱的利用：各種電熱器都是利用 的設(shè)備，例如電飯鍋、電熱水器、電熨斗等.
（2）電熱的防止：如果用電器聚集的電熱過多，溫度過高，有可能燒壞電器，甚至引發(fā)火災(zāi).
電腦主機里裝有風扇、散熱器等，都是為了加快 .
考點1. 電流的熱效應(yīng)
【例題1】（2023福建省） 下列利用電流熱效應(yīng)工作的用電器是（ ）
A. 電視機 B. 電風扇 C. 電腦 D. 電爐
考點2. 探究電流通過導體產(chǎn)生的熱量與哪些因素有關(guān)
【例題2】（2023北京） 小京用如圖所示的電路探究電流通過導體產(chǎn)生的熱量與導體的電阻是否有關(guān)，其中兩個燒瓶完全相同，瓶內(nèi)裝有質(zhì)量和初溫相同的煤油、相同的溫度計A和B、阻值不等的電阻絲R1和R2。
（1）該實驗采用串聯(lián)電路可以控制________相同和________相同；
（2）閉合開關(guān)一段時間，兩支溫度計示數(shù)的變化量不相等，實驗結(jié)論是：________。
考點3. 焦耳定律應(yīng)用
【例題3】 （2023新疆）如圖所示，電路中電源電壓為3V，閉合開關(guān)S后，電流表A的示數(shù)為，電流表的示數(shù)為。求：
（1）通過電阻的電流；
（2）電阻 的阻值；
（3）整個電路在1min內(nèi)產(chǎn)生的熱量。
【演練1】（2023甘肅蘭州）閱讀短文，回答問題。
LED照明燈具與鎂合金
鎂合金是一種高性能的金屬合金，因其輕質(zhì)、高強度、良好的導熱性和導電性等特點，
在LED照明燈具中得到廣泛應(yīng)用。黃先，鎂合金輕質(zhì)的特性可以減少燈具的整體質(zhì)量，使得燈具安裝更方便：其次，鎂合金的高強度特性可以保證燈具在使用過程中的穩(wěn)定性，并且鎂合金具有良好的耐腐蝕性，能夠抵抗一定的腐蝕和磨損；最后，鎂合金具有良好的導熱性能，可用作LED照明燈燈具的散熱器，保證LED燈具在使用過程中不會因為散熱不足而造成過熱現(xiàn)象，從而延長燈具的使用壽命。此外，鎂合金良好的導電性能也可以使電流的流通更加順暢。
（1）由于電流的_______（選填“熱”或“磁”）效應(yīng)，LED燈具在使用時會出現(xiàn)發(fā)熱現(xiàn)象；
（2）鎂合金可以用作LED燈具的散熱器是因為其具有良好的_______。
【演練2】已知電流通過導體產(chǎn)生的熱量跟電流、電阻和通電時間有關(guān)．在探究“電流通過導體產(chǎn)生的熱量跟電流的關(guān)系”時，可供選擇的器材有：8V穩(wěn)壓電源一個；20Ω和50Ω的滑動變阻器各一個；停表和開關(guān)各一個；塑料盒與U形管相連的實驗裝置一個，盒內(nèi)密封著空氣，盒內(nèi)電阻絲的阻值為20Ω；導線若干．
（1）該實驗選用　 　Ω的滑動變阻器更好．
（2）連接好的實驗圖如圖所示．每次實驗（即獲得一組數(shù)據(jù)）后，都要斷開開關(guān)，打開盒蓋上的通氣孔，U形管內(nèi)兩液面迅速回到原位，等片刻后，關(guān)閉通氣孔，再進行下一次實驗．請畫出實驗用的表格，表中要有必要的信息．
（3）某同學對實驗方案進行了重新設(shè)計：第一次實驗記錄高度差后，立即移動滑片增大電流做第二次實驗，……．每次實驗加熱時間相同，記錄的U形管內(nèi)兩液面高度差依次為Δh1、Δh2……．在處理數(shù)據(jù)時，該同學想用Δh2來間接反映第二次實驗電流通過導體產(chǎn)生的熱量，他這樣處理數(shù)據(jù)是否正確？　 　．理由是　 　．
【演練3】如圖所示，電源電壓保持3V不變，電阻R1=10Ω、R2=20Ω。閉合開關(guān)S，則通電100s，電阻R1產(chǎn)生的熱量為______J。
1.在利用焦耳定律求解計算題注意
（1）涉及的四個物理量要一一對應(yīng)，簡單來說就是導體的電阻為R，通過這個導體的電流為I，通電時間為t，則電流通過導體產(chǎn)生的熱量為Q＝I2Rt
（2）公式中各個物理量的單位必須都得是國際單位，即電流I 的單位是安培（A）、電阻R的單位是歐姆（Ω）、時間t的單位是秒（s），則熱量的單位是焦耳（J）。
2.課節(jié)知識導圖
（滿分100分，答題時間45分鐘，根據(jù)下面給出的試題答案與解析自測自評）
一、選擇題（本大題4小題，每小題8分，共32分）
1. 下列家用電器中利用電熱工作的是（　　）
A. 電風扇 B. 洗衣機 C. 電飯鍋 D. 吸油煙機
2. （2022梧州）下列屬于防止電流熱效應(yīng)產(chǎn)生危害的實例是（　　）
A. 家里使用電熱水壺燒水 B. 利用電視機后蓋的小孔散熱
C. 家里使用電飯鍋煮飯 D. 小佳媽媽使用電熨斗熨衣服
3.如圖所示，兩個相同透明容器中密封著等量的空氣。用該裝置探究電流產(chǎn)生的熱量與哪些因素有關(guān)時，下列說法正確的是（　　）
A. 用U形管中液面高度差反映電流產(chǎn)生熱量的多少
B. 通電后可探究電流產(chǎn)生的熱量與電流大小的關(guān)系
C. 通電后可探究電流產(chǎn)生的熱量與電阻大小的關(guān)系
D. 通電一段時間后，左側(cè)U形管中液面高度差較大
4．小明在探究某個科學問題時，把阻值恒定為R1、R2（R1＝R2）的兩段電熱絲分別放在兩個完全相同的燒瓶中，燒瓶中分別盛有質(zhì)量和初溫均相同的兩種不同液體，并連接成如圖所示的實驗電路，實驗中所用溫度計完全相同。則下列說法正確的是（　　）
A．該裝置可用來探究物質(zhì)的吸熱能力跟物體的種類是否有關(guān)
B．該裝置可用來探究物質(zhì)的吸熱能力跟物體的質(zhì)量是否有關(guān)
C．該裝置可用來探究電流通過導體產(chǎn)生熱量跟導體的電阻是否有關(guān)
D．該裝置可用來探究電流通過導體產(chǎn)生熱量跟導體中的電流是否有關(guān)
二、填空題（本大題8小題，13個空，每空2分，共26分）
1．如圖所示，串聯(lián)的兩電阻絲（R1＜R2），封閉在兩個完全相同的燒瓶中，并通過短玻璃管與相同的氣球相連。閉合開關(guān)，通過兩電阻絲的電流 　　（選填“相等”或“不相等”），一段時間后，密閉燒瓶內(nèi)的空氣被加熱，觀察到 　 　（選填“A”或“B”）氣球先鼓起來。
2.圖示電路中，電源電壓不變，電阻R1 =30Ω，R2 =60Ω，閉合開關(guān)S，電流表A的示數(shù)為0.3A，則通電1min電阻R1產(chǎn)生的熱量為______J。
3. （2023安徽）在某汽車尾部的擋風玻璃上，有一種電加熱除霧裝置，它由5條阻值均為的電阻絲并聯(lián)而成，簡化結(jié)構(gòu)如圖所示。該裝置與12V的汽車電池接通工作1min，產(chǎn)生的總熱量為______J。
4. （2022湖北恩施州）某飲水機上標有“220V制熱550W”字樣，發(fā)熱部件正常工作時的功率為________W。飲水機加熱一段時間，插座線會變熱，這是電流通過導體時產(chǎn)生的________效應(yīng)。
5. （2022黑龍江綏化）如圖所示，電源電壓不變，滑動變阻器的最大阻值為R，R1、R2為定值電阻，已知R∶R1∶R2=1∶1∶2，當滑片P移動到a端時，閉合開關(guān)S1、S2，通過R1與R2的電流之比是___________；當滑片P移動到b端時，只閉合開關(guān)S2，通電1min，R與R2產(chǎn)生的熱量之比是___________。
6. 某飲水機上標有“220V制熱550W”字樣，發(fā)熱部件正常工作時的功率為________W。飲水機加熱一段時間，插座線會變熱，這是電流通過導體時產(chǎn)生的________效應(yīng)。
7.如圖所示，電源電壓不變，先閉合開關(guān)S1，電流表示數(shù)為0.4A， 再閉合開關(guān)S2，電流表示數(shù)增加了0.2A，則R1、R2兩端電壓之比為______，R1、R2電阻值之比為______，若電阻R1=5Ω，通電1min 電阻R2產(chǎn)生的熱量為______J。
8. （2022齊齊哈爾）如圖所示是“探究電鏡通過導體產(chǎn)生熱量的多少跟什么因素有關(guān)”的實驗裝置。若探究電流通過導體產(chǎn)生熱量與電流的關(guān)系，實驗前應(yīng)選擇______（選填“甲” 或“乙”）裝置。如果甲裝置中通過5Ω電阻絲的電流為0.6A，則甲裝置中10Ω電阻絲在1min內(nèi)產(chǎn)生的熱量是______J。
三、簡答題（本大題1小題，共6分）
1．（6分）初春時節(jié)，新冠疫情來襲，小征的爸爸是一名志愿者，每天結(jié)束忙碌的工作后，為了小區(qū)的群眾安全，義務(wù)到小區(qū)門衛(wèi)崗?fù)ぶ狄拱啵瑣復(fù)だ餂]有暖氣，為了給爸爸取暖，小征把家里的電取暖器送到崗?fù)な褂谩＝油娫垂ぷ饕欢螘r間后，小征發(fā)現(xiàn)電阻絲熱的發(fā)紅，而連接電阻絲的導線卻不怎么熱。請你根據(jù)學過的物理知識，幫助小征解釋產(chǎn)生此現(xiàn)象的原因。
四、探究題（本大題2小題，共18分）
1.（8分）如圖是探究電流通過導體時產(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)導體的______不相等；
(2)由于電流產(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，______（選填“甲”或“乙”）容器中導體的電阻產(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______導體產(chǎn)生的熱量越多。
2. （10分）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，“36V 54W”的燈泡比“12V 6W”的燈泡亮
B.接線板上接入的用電器越多，導線越容易發(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______，請你提出改進辦法：______。
四、探究題（本大題2小題，每小題各9分，共18分）
1. （2022廣西賀州）如圖所示，電源電壓為9V，電阻R1=10Ω，閉合開關(guān)S時電阻R2兩端電壓為6V。求：
（1）通過電阻R1的電流；
（2）電阻R2的電功率；
（3）電阻R2通電1min產(chǎn)生的熱量。
2.保溫箱的簡化電路如圖所示，A為溫度傳感器，它的作用相當于開關(guān)，達到設(shè)定溫度時自動斷開電路；低于設(shè)定溫度時，自動接通電路。S是保溫箱的溫度設(shè)定開關(guān)，它有三個檔，分別為60℃、50℃和40℃，加熱功率分別為90W、72W和45W。電源電壓為36V，R1、R2、R3都是發(fā)熱體。
（1）當S撥至位置1時，加熱功率是多少？R1的阻值是多少？
（2）當S撥至位置3時，電路中的電流是多少？
（3）當S撥至位置2時，R2的阻值是多少？通電1min產(chǎn)生多少熱量？
焦耳
焦耳（James Prescott Joule, 1818—1889），英國物理學家，一生致力于實驗研究。他用近40年的時間做了400多次實驗，研究熱和功的關(guān)系，根據(jù)所測電流通過電阻放出的熱量，提出焦耳定律。焦耳的研究為能量守恒定律的建立奠定了基礎(chǔ)。
學習目標
自學知識點梳理
考點例題精講
對點演練
解題方法歸納
課時減負課外小測驗
科學精神與擔當
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2023-2024人教版9年物理全冊同步學講練測學案（全國通用）
第十八章 電功率 專題18.4 焦耳定律
1.知道電流的熱效應(yīng)。
2.知道焦耳定律，能夠利用焦耳定律進行簡單的計算。
3. 知道電熱器發(fā)熱的原理，并能列舉出利用和防止電熱的實例。
閱讀本節(jié)課教材，參考教材完成教師給出的知識點問題的填空：
知識點1. 電流的熱效應(yīng)
（1）電流通過導體時將電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，這個現(xiàn)象叫做電流的熱效應(yīng).只要有電流通過導體，因為導體有一定的電阻，就會發(fā)生電流的熱效應(yīng).
（2）電熱與電阻的關(guān)系：在電流 相同的條件下，電能轉(zhuǎn)化成熱能時的電功率跟導體的電阻成 正比.
知識點2.焦耳定律
（1）焦耳定律的內(nèi)容：電流通過導體產(chǎn)生的熱量跟電流的 二次方成正比，跟導體的電阻成 正比，跟通電時間成 正比.
（2）用公式表示Q= I2Rt .
知識點3.電熱的利用和防止
（1）電熱的利用：各種電熱器都是利用 電熱 的設(shè)備，例如電飯鍋、電熱水器、電熨斗等.
（2）電熱的防止：如果用電器聚集的電熱過多，溫度過高，有可能燒壞電器，甚至引發(fā)火災(zāi).
電腦主機里裝有風扇、散熱器等，都是為了加快 散熱 .
考點1. 電流的熱效應(yīng)
【例題1】（2023福建省） 下列利用電流熱效應(yīng)工作的用電器是（ ）
A. 電視機 B. 電風扇 C. 電腦 D. 電爐
【答案】D
【解析】A．電視機工作時電能不是主要轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，不是利用電流熱效應(yīng)工作的，故A不符合題意；
B．電風扇工作時電能主要轉(zhuǎn)化為機械能，不是利用電流熱效應(yīng)工作的，故B不符合題意；
C．電腦工作時電能不是主要轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，不是利用電流熱效應(yīng)工作的，故C不符合題意；
D．電爐工作時電能主要轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，是利用電流熱效應(yīng)工作的，故D符合題意。
故選D。
考點2. 探究電流通過導體產(chǎn)生的熱量與哪些因素有關(guān)
【例題2】（2023北京） 小京用如圖所示的電路探究電流通過導體產(chǎn)生的熱量與導體的電阻是否有關(guān)，其中兩個燒瓶完全相同，瓶內(nèi)裝有質(zhì)量和初溫相同的煤油、相同的溫度計A和B、阻值不等的電阻絲R1和R2。
（1）該實驗采用串聯(lián)電路可以控制________相同和________相同；
（2）閉合開關(guān)一段時間，兩支溫度計示數(shù)的變化量不相等，實驗結(jié)論是：________。
【答案】（1）電流 通電時間 （2）電流通過導體產(chǎn)生的熱量與導體的電阻有關(guān)
【解析】（1）該實驗采用串聯(lián)電路，兩電阻絲的電流與通電時間相同。
（2）閉合開關(guān)一段時間，兩支溫度計示數(shù)的變化量不相等，說明當電流與通電時間相同時，不同電阻的電阻絲產(chǎn)生的熱量不同，可得電流通過導體產(chǎn)生的熱量與導體的電阻有關(guān)。
考點3. 焦耳定律應(yīng)用
【例題3】 （2023新疆）如圖所示，電路中電源電壓為3V，閉合開關(guān)S后，電流表A的示數(shù)為，電流表的示數(shù)為。求：
（1）通過電阻的電流；
（2）電阻 的阻值；
（3）整個電路在1min內(nèi)產(chǎn)生的熱量。
【答案】（1）0.30A；（2）5Ω，10Ω；（3）162J
【解析】（1）兩電阻并聯(lián)，根據(jù)并聯(lián)電路的電流規(guī)律可得，通過電阻的電流
（2）兩電阻并聯(lián)在電源兩端，則電阻 兩端的電壓
由歐姆定律可得，的阻值
的阻值
（3）該電路為純電阻電路，由焦耳定律可得，整個電路在1min內(nèi)產(chǎn)生的熱量
【演練1】（2023甘肅蘭州）閱讀短文，回答問題。
LED照明燈具與鎂合金
鎂合金是一種高性能的金屬合金，因其輕質(zhì)、高強度、良好的導熱性和導電性等特點，
在LED照明燈具中得到廣泛應(yīng)用。黃先，鎂合金輕質(zhì)的特性可以減少燈具的整體質(zhì)量，使得燈具安裝更方便：其次，鎂合金的高強度特性可以保證燈具在使用過程中的穩(wěn)定性，并且鎂合金具有良好的耐腐蝕性，能夠抵抗一定的腐蝕和磨損；最后，鎂合金具有良好的導熱性能，可用作LED照明燈燈具的散熱器，保證LED燈具在使用過程中不會因為散熱不足而造成過熱現(xiàn)象，從而延長燈具的使用壽命。此外，鎂合金良好的導電性能也可以使電流的流通更加順暢。
（1）由于電流的_______（選填“熱”或“磁”）效應(yīng)，LED燈具在使用時會出現(xiàn)發(fā)熱現(xiàn)象；
（2）鎂合金可以用作LED燈具的散熱器是因為其具有良好的_______。
【答案】 熱 導熱性能
【解析】（1）電流通過導體，導體會發(fā)熱的現(xiàn)象叫做電流的熱效應(yīng)，由于電流的熱效應(yīng)，LED燈具在使用時會出現(xiàn)發(fā)熱現(xiàn)象。
（2）由材料可知，鎂合金具有良好的導熱性能，可用作LED照明燈燈具的散熱器。
【演練2】已知電流通過導體產(chǎn)生的熱量跟電流、電阻和通電時間有關(guān)．在探究“電流通過導體產(chǎn)生的熱量跟電流的關(guān)系”時，可供選擇的器材有：8V穩(wěn)壓電源一個；20Ω和50Ω的滑動變阻器各一個；停表和開關(guān)各一個；塑料盒與U形管相連的實驗裝置一個，盒內(nèi)密封著空氣，盒內(nèi)電阻絲的阻值為20Ω；導線若干．
（1）該實驗選用　 　Ω的滑動變阻器更好．
（2）連接好的實驗圖如圖所示．每次實驗（即獲得一組數(shù)據(jù)）后，都要斷開開關(guān)，打開盒蓋上的通氣孔，U形管內(nèi)兩液面迅速回到原位，等片刻后，關(guān)閉通氣孔，再進行下一次實驗．請畫出實驗用的表格，表中要有必要的信息．
（3）某同學對實驗方案進行了重新設(shè)計：第一次實驗記錄高度差后，立即移動滑片增大電流做第二次實驗，……．每次實驗加熱時間相同，記錄的U形管內(nèi)兩液面高度差依次為Δh1、Δh2……．在處理數(shù)據(jù)時，該同學想用Δh2來間接反映第二次實驗電流通過導體產(chǎn)生的熱量，他這樣處理數(shù)據(jù)是否正確？　 　．理由是　 　．
【答案】（1）50 （2）記錄的實驗數(shù)據(jù)如下表
（3）不正確 Δh2間接反映了第一次和第二次實驗電流通過導體產(chǎn)生的熱量的和．不是第二次實驗電流通過導體產(chǎn)生的熱量．
【解析】（1）盒內(nèi)電阻絲的阻值為20Ω為定值電阻，選滑動變阻器的電阻要大得好，因為這樣通過改變滑動變阻器電阻，電路電流能有效控制，不會太大，保護電源。
（2）所畫表格要體現(xiàn)每次實驗電阻絲電阻為20Ω為定值電阻。時間一定。要體現(xiàn)U形管液面高度差，電流大小，熱量。
（3）該同學想用Δh2來間接反映第二次實驗電流通過導體產(chǎn)生的熱量實錯誤的。因為Δh2間接反映了第一次和第二次實驗電流通過導體產(chǎn)生的熱量的和．不是第二次實驗電流通過導體產(chǎn)生的熱量．該同學在設(shè)計方案就是錯誤的。
【演練3】如圖所示，電源電壓保持3V不變，電阻R1=10Ω、R2=20Ω。閉合開關(guān)S，則通電100s，電阻R1產(chǎn)生的熱量為______J。
【答案】10
【解析】因為串聯(lián)電路中總電阻等于各分電阻之和，所以電路中總電阻為
根據(jù)歐姆定律可得，電路中電流為
根據(jù)焦耳定律可得，通電，電阻產(chǎn)生的熱量為
1.在利用焦耳定律求解計算題注意
（1）涉及的四個物理量要一一對應(yīng)，簡單來說就是導體的電阻為R，通過這個導體的電流為I，通電時間為t，則電流通過導體產(chǎn)生的熱量為Q＝I2Rt
（2）公式中各個物理量的單位必須都得是國際單位，即電流I 的單位是安培（A）、電阻R的單位是歐姆（Ω）、時間t的單位是秒（s），則熱量的單位是焦耳（J）。
2.課節(jié)知識導圖
（滿分100分，答題時間45分鐘，根據(jù)下面給出的試題答案與解析自測自評）
一、選擇題（本大題4小題，每小題8分，共32分）
1. 下列家用電器中利用電熱工作的是（　　）
A. 電風扇 B. 洗衣機 C. 電飯鍋 D. 吸油煙機
【答案】C
【解析】ABD．電風扇、洗衣機、吸油煙機主要是把電能轉(zhuǎn)化為機械能，利用了電動機原理，故ABD不符合題意；
C．電飯鍋是把電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，利用電流的熱效應(yīng)工作，故C符合題意。故選C。
2. （2022梧州）下列屬于防止電流熱效應(yīng)產(chǎn)生危害的實例是（　　）
A. 家里使用電熱水壺燒水 B. 利用電視機后蓋的小孔散熱
C. 家里使用電飯鍋煮飯 D. 小佳媽媽使用電熨斗熨衣服
【答案】B
【解析】A．使用電熱水壺燒水，將電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，屬于利用電流的熱效應(yīng)，故A不符合題意；
B．電視機的后蓋有很多孔，是為了防止電熱產(chǎn)生危害，故B符合題意；
C．家里使用電飯鍋煮飯，消耗電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，屬于利用電流的熱效應(yīng)，故C不符合題意；
D．小佳媽媽使用電熨斗熨衣服，將電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，屬于利用電流的熱效應(yīng)，故D不符合題意。
3.如圖所示，兩個相同透明容器中密封著等量的空氣。用該裝置探究電流產(chǎn)生的熱量與哪些因素有關(guān)時，下列說法正確的是（　　）
A. 用U形管中液面高度差反映電流產(chǎn)生熱量的多少
B. 通電后可探究電流產(chǎn)生的熱量與電流大小的關(guān)系
C. 通電后可探究電流產(chǎn)生的熱量與電阻大小的關(guān)系
D. 通電一段時間后，左側(cè)U形管中液面高度差較大
【答案】AC
【解析】A．電流通過導體產(chǎn)生熱量的多少不能直接觀察，但空氣吸收熱量后溫度的變化可以通過液面高度差的變化來反映，這種研究方法叫轉(zhuǎn)換法，故A正確；
BC．由圖可知，左側(cè)容器中的電阻絲與右側(cè)容器中的電阻絲串聯(lián)，通過的電流與通電時間相同，兩個容器中的電阻絲阻值不同，因此裝置可探究電流產(chǎn)生的熱量與電阻的關(guān)系，故B錯誤，C正確；
D．已知右側(cè)容器中的電阻絲阻值大于左側(cè)容器中電阻絲阻值，則裝置中右側(cè)容器中的電阻絲產(chǎn)生的熱量較多，因此右側(cè)容器中的U形管液面高度差較大，故D錯誤。
故選AC。
4．小明在探究某個科學問題時，把阻值恒定為R1、R2（R1＝R2）的兩段電熱絲分別放在兩個完全相同的燒瓶中，燒瓶中分別盛有質(zhì)量和初溫均相同的兩種不同液體，并連接成如圖所示的實驗電路，實驗中所用溫度計完全相同。則下列說法正確的是（　　）
A．該裝置可用來探究物質(zhì)的吸熱能力跟物體的種類是否有關(guān)
B．該裝置可用來探究物質(zhì)的吸熱能力跟物體的質(zhì)量是否有關(guān)
C．該裝置可用來探究電流通過導體產(chǎn)生熱量跟導體的電阻是否有關(guān)
D．該裝置可用來探究電流通過導體產(chǎn)生熱量跟導體中的電流是否有關(guān)
【答案】A
【解析】A．根據(jù)題意，兩個電阻串聯(lián)，通過兩電阻的電流、通電時間、電阻都相同，兩個
燒瓶中的液體的種類是不同的，可以根據(jù)溫度計升高的示數(shù)來物質(zhì)的吸熱能力，故A正確；
B．探究物質(zhì)的吸熱能力跟物體的質(zhì)量是否有關(guān)時，應(yīng)控制液體的種類相同，故無法完成實驗，故B錯誤；
CD．通過兩電阻的電流、通電時間、電阻都相同，故無法探究導體產(chǎn)生熱量跟導體的電阻、電流的關(guān)系，故CD錯誤。
二、填空題（本大題8小題，13個空，每空2分，共26分）
1．如圖所示，串聯(lián)的兩電阻絲（R1＜R2），封閉在兩個完全相同的燒瓶中，并通過短玻璃管與相同的氣球相連。閉合開關(guān)，通過兩電阻絲的電流 　　（選填“相等”或“不相等”），一段時間后，密閉燒瓶內(nèi)的空氣被加熱，觀察到 　 　（選填“A”或“B”）氣球先鼓起來。
【答案】相等；B。
【解析】（1）串聯(lián)電流處處相等；
（2）電流產(chǎn)生熱量與導體中的電流、導體電阻和通電時間有關(guān)，在電流和通電時間相同時電阻越大產(chǎn)生的熱量越多。
實驗中阻值不相等兩電阻串聯(lián)，則兩電阻中的電流相等，在通電時間相同時，電阻大的電阻絲產(chǎn)生的熱量多，即B相通的電阻絲R2產(chǎn)生的熱量要多，B氣球先鼓起來。
2.圖示電路中，電源電壓不變，電阻R1 =30Ω，R2 =60Ω，閉合開關(guān)S，電流表A的示數(shù)為0.3A，則通電1min電阻R1產(chǎn)生的熱量為______J。
【答案】72
【解析】由圖可知，兩個電阻并聯(lián)，電流表測量干路中的電流，電路的總電阻
電源電壓
U=IR=0.3A×20Ω=6V
通電1min電阻R1產(chǎn)生的熱量
3. （2023安徽）在某汽車尾部的擋風玻璃上，有一種電加熱除霧裝置，它由5條阻值均為的電阻絲并聯(lián)而成，簡化結(jié)構(gòu)如圖所示。該裝置與12V的汽車電池接通工作1min，產(chǎn)生的總熱量為______J。
【答案】3600
【解析】由于5條電阻絲并聯(lián)，所以每根電阻絲兩端的電壓都為12V，每根電阻絲流過的電流是
電路中總電流是
電加熱除霧裝置的加熱功率
1min產(chǎn)生的熱量為
W＝Pt＝60W×1×60s＝3600J
4. （2022湖北恩施州）某飲水機上標有“220V制熱550W”字樣，發(fā)熱部件正常工作時的功率為________W。飲水機加熱一段時間，插座線會變熱，這是電流通過導體時產(chǎn)生的________效應(yīng)。
【答案】 550 熱
【解析】由飲水機上的標志可知，飲水機的額定功率為550W，即正常時的功率為550W。
飲水機工作的過程中，插座線中也有電流通過，電流通過導體時會產(chǎn)生熱量，使導體發(fā)熱，這就是電流的熱效應(yīng)。
5. （2022黑龍江綏化）如圖所示，電源電壓不變，滑動變阻器的最大阻值為R，R1、R2為定值電阻，已知R∶R1∶R2=1∶1∶2，當滑片P移動到a端時，閉合開關(guān)S1、S2，通過R1與R2的電流之比是___________；當滑片P移動到b端時，只閉合開關(guān)S2，通電1min，R與R2產(chǎn)生的熱量之比是___________。
【答案】 2∶1 1∶2
【解析】當滑片P移動到a端時，閉合開關(guān)S1、S2，電阻R1與電阻R2并聯(lián)，根據(jù)并聯(lián)電路特點支路電流與電阻成反比與R1∶R2=1∶2可得，通過R1與R2的電流之比是2∶1。
當滑片P移動到b端時，只閉合開關(guān)S2，電阻R與電阻R2串聯(lián)，串聯(lián)電路電流相等，根據(jù)Q=I2Rt，結(jié)合R∶R2=1∶2，可得通電1min，R與R2產(chǎn)生的熱量之比是1∶2。
6. 某飲水機上標有“220V制熱550W”字樣，發(fā)熱部件正常工作時的功率為________W。飲水機加熱一段時間，插座線會變熱，這是電流通過導體時產(chǎn)生的________效應(yīng)。
【答案】 550 熱
【解析】由飲水機上的標志可知，飲水機的額定功率為550W，即正常時的功率為550W。
飲水機工作的過程中，插座線中也有電流通過，電流通過導體時會產(chǎn)生熱量，使導體發(fā)熱，這就是電流的熱效應(yīng)。
7.如圖所示，電源電壓不變，先閉合開關(guān)S1，電流表示數(shù)為0.4A， 再閉合開關(guān)S2，電流表示數(shù)增加了0.2A，則R1、R2兩端電壓之比為______，R1、R2電阻值之比為______，若電阻R1=5Ω，通電1min 電阻R2產(chǎn)生的熱量為______J。
【答案】 ① 1:1 ② 1: 2 ③ 24
【解析】由電路圖可知，只閉合開關(guān)S1時，電路為R1的簡單電路，電流表測通過R1的電流，則I1=0.4A；再閉合S2時，兩電阻并聯(lián)，電流表測干路電流，因并聯(lián)電路中各支路獨立工作、互不影響，所以，通過R1的電流不變，因并聯(lián)電路中干路電流等于各支路電流之和，所以，電流表示數(shù)的變化量即為通過R2的電流，則I2=0.2A，因并聯(lián)電路中各支路兩端的電壓相等，所以，R1、R2兩端電壓之比為
U1:U2=1:1
R1、R2電阻值之比為
若R1=5Ω，則
R2=2R1=2×5Ω=10Ω
通電1min 電阻R2產(chǎn)生的熱量為
8. （2022齊齊哈爾）如圖所示是“探究電鏡通過導體產(chǎn)生熱量的多少跟什么因素有關(guān)”的實驗裝置。若探究電流通過導體產(chǎn)生熱量與電流的關(guān)系，實驗前應(yīng)選擇______（選填“甲” 或“乙”）裝置。如果甲裝置中通過5Ω電阻絲的電流為0.6A，則甲裝置中10Ω電阻絲在1min內(nèi)產(chǎn)生的熱量是______J。
【答案】 乙 216
【解析】探究電流通過導體產(chǎn)生熱量與電流的關(guān)系，應(yīng)保證在電阻相同、通電時間相同情況下，比較不同大小電流通過導體后產(chǎn)生熱量的大小。乙裝置中，浸在液體中的兩個電阻阻值均為5Ω，且由于右側(cè)浸在液體的5Ω電阻與另外一個5Ω電阻并聯(lián)，同時與左側(cè)浸在液體的5Ω電阻串聯(lián)，故通過右側(cè)浸在液體的5Ω電阻的電流要大于左側(cè)浸在液體的5Ω電阻串聯(lián)，進而可以在電阻相同、通電時間相同情況下，比較不同大小電流通過導體后產(chǎn)生熱量的大小。
根據(jù)焦耳定律可知，甲裝置中10Ω電阻絲在1min內(nèi)產(chǎn)生的熱量是
三、簡答題（本大題1小題，共6分）
1．（6分）初春時節(jié)，新冠疫情來襲，小征的爸爸是一名志愿者，每天結(jié)束忙碌的工作后，為了小區(qū)的群眾安全，義務(wù)到小區(qū)門衛(wèi)崗?fù)ぶ狄拱啵瑣復(fù)だ餂]有暖氣，為了給爸爸取暖，小征把家里的電取暖器送到崗?fù)な褂谩＝油娫垂ぷ饕欢螘r間后，小征發(fā)現(xiàn)電阻絲熱的發(fā)紅，而連接電阻絲的導線卻不怎么熱。請你根據(jù)學過的物理知識，幫助小征解釋產(chǎn)生此現(xiàn)象的原因。
【答案】見解析。
【解析】因為電阻絲和導線是串聯(lián)，通過的電流相等。但電阻絲的電阻比導線的電阻大得多，根據(jù)Q＝I2Rt，在電流和通電時間相同時，電阻越大，產(chǎn)生的熱量越多，所以電阻絲熱的發(fā)紅，而連接電阻絲的導線卻不怎么熱。
四、探究題（本大題2小題，共18分）
1.（8分）如圖是探究電流通過導體時產(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)導體的______不相等；
(2)由于電流產(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，______（選填“甲”或“乙”）容器中導體的電阻產(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______導體產(chǎn)生的熱量越多。
【答案】 （1）電流 （2）轉(zhuǎn)換法 （3）甲 越大
【解析】(1)乙容器外部的電阻的作用是為了使左右容器內(nèi)導體的電流不相等，因為左右容器內(nèi)兩導體的阻值相等，必須讓兩電阻的電流不同才能探究電流產(chǎn)生的熱量與電流的關(guān)系。
(2)甲乙兩容器內(nèi)空氣溫度的變化不能直接測出，而是通過U形管液面高度變化來顯示，這是物理研究中的轉(zhuǎn)換法。
(3)在電阻和通電時間相同時，甲容器內(nèi)液面高度差較大，說明甲容器內(nèi)的電阻產(chǎn)生較多的熱量，而甲容器內(nèi)電阻通過的電流較大，由此可知，在電阻和通電時間相同時，電流越大，導體產(chǎn)生的熱量越多。
2. （10分）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，“36V 54W”的燈泡比“12V 6W”的燈泡亮
B.接線板上接入的用電器越多，導線越容易發(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______，請你提出改進辦法：______。
【答案】 （1）電流越大 （2）C （3）見解析 電路中電流太小（或者電阻太大或者電壓太低） 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）由圖甲可知，兩容器內(nèi)的電阻大小相等，右側(cè)兩根電阻絲并聯(lián)，然后與左側(cè)的電阻絲串聯(lián)，根據(jù)串聯(lián)電路和并聯(lián)電路特點可知，左側(cè)容器內(nèi)的電阻絲的電流大于右側(cè)容器內(nèi)電阻絲的電流，在通電時間相同的情況下，左側(cè)U型管內(nèi)液體的高度差大于右側(cè)，說明左側(cè)電阻絲產(chǎn)生的熱量多，所以可以得出：在通電時間和電阻相同時，電流越大，電阻產(chǎn)生的熱量越多。
（2）要探究電流產(chǎn)生的熱量與電阻大小有關(guān)，要控制電流和通電時間相同。
A．正常工作時，“36V 54W”的燈泡的電流為
“12V 6W”的燈泡的電流為
電流不同，故A不符合題意；
B．接線板上接入的用電器越多，總功率越大，在電壓不變時，根據(jù)歐姆定律可知，電流越大，沒有控制電流相同，故B不符合題意；
C．電熨斗工作時，內(nèi)部的電熱絲和與之相連的導線串聯(lián)，電流和工作時間相同，由于電熱絲的電阻遠大于導線電阻，電熱絲產(chǎn)生的熱量遠大于導線產(chǎn)生的熱量，說明電流產(chǎn)生的熱量與電阻大小有關(guān)，故C符合題意。故選C。
（3）要探究電流產(chǎn)生的熱量與電阻大小有關(guān)，在電阻不同時，要控制電流和通電時間相同，應(yīng)該把電源、開關(guān)和兩段電阻絲串聯(lián)起來，如圖所示
較長時間后兩個U形管的高度差均不明顯，可能是電路的電流太小，導致電阻絲產(chǎn)生的熱量較少，根據(jù)歐姆定律，可以把其中較大的100Ω的電阻換成一個阻值較小的電阻絲（不能為5Ω），也可以增大電源電壓。
四、探究題（本大題2小題，每小題各9分，共18分）
1. （2022廣西賀州）如圖所示，電源電壓為9V，電阻R1=10Ω，閉合開關(guān)S時電阻R2兩端電壓為6V。求：
（1）通過電阻R1的電流；
（2）電阻R2的電功率；
（3）電阻R2通電1min產(chǎn)生的熱量。
【答案】（1）0.3A；（2）1.8W；（3）108J
【解析】（1）電路中R1和R2串聯(lián)，R1兩端電壓為
通過R1電流
（2）電路中電流為
R2的電功率為
（3）R2通電1min產(chǎn)生的熱量
2.保溫箱的簡化電路如圖所示，A為溫度傳感器，它的作用相當于開關(guān)，達到設(shè)定溫度時自動斷開電路；低于設(shè)定溫度時，自動接通電路。S是保溫箱的溫度設(shè)定開關(guān)，它有三個檔，分別為60℃、50℃和40℃，加熱功率分別為90W、72W和45W。電源電壓為36V，R1、R2、R3都是發(fā)熱體。
（1）當S撥至位置1時，加熱功率是多少？R1的阻值是多少？
（2）當S撥至位置3時，電路中的電流是多少？
（3）當S撥至位置2時，R2的阻值是多少？通電1min產(chǎn)生多少熱量？
【答案】（1）當S撥至位置1時，加熱功率是90W，R1的阻值是14.4Ω；
（2）S撥至位置3時電路中的電流是1.25A；
（3）當S撥至位置2時，R2的阻值為3.6Ω；通電1min產(chǎn)生的熱量為4320J．
【解析】(1)開關(guān)接1時，電路電阻最小，是只有一個電阻R1的簡單電路．根據(jù)P=U2/R可知：
此時消耗的電功率最大為P=90W，
R1的阻值為R1= U2/P=(36V)2/90W=14.4Ω．
（2）開關(guān)接3時，三個電阻串聯(lián)，電路電阻最大時，
根據(jù)P=U2/R可知：此時消耗的電功率最小為P=45W，
電路中得電流為I小=P/U=45W/36V=1.25A；
（3）開關(guān)接2時，電阻R1和R2串聯(lián)接入電路，P=U2/R
可知：此時電路消耗的功率為P中=72W，
此時電路中的總電阻為R總=U2/P中=(36V)2/72W=18Ω．
R2的阻值為：R2=R總-R1=18Ω-14.4Ω=3.6Ω．
通電1min產(chǎn)生的熱量Q=W=P中t=72W×60s=4320J．
焦耳
焦耳（James Prescott Joule, 1818—1889），英國物理學家，一生致力于實驗研究。他用近40年的時間做了400多次實驗，研究熱和功的關(guān)系，根據(jù)所測電流通過電阻放出的熱量，提出焦耳定律。焦耳的研究為能量守恒定律的建立奠定了基礎(chǔ)。
學習目標
自學知識點梳理
考點例題精講
對點演練
解題方法歸納
課時減負課外小測驗
科學精神與擔當
21世紀教育網(wǎng) www.21cnjy.com 精品試卷·第 2 頁 （共 2 頁）
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