16.4 科學(xué)探究：電流的熱效應(yīng)
【知識(shí)梳理】
一、電流熱效應(yīng)
1.電流的熱效應(yīng)：電流通過(guò)導(dǎo)體時(shí)電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，這種現(xiàn)象叫做電流的熱效應(yīng)。
2.探究電流產(chǎn)生的熱量與哪些因素有關(guān)
電熱與通電時(shí)間的關(guān)系可以通過(guò)實(shí)驗(yàn)過(guò)程體現(xiàn)出來(lái)，對(duì)于某一個(gè)電阻絲所在容器，通電時(shí)間越長(zhǎng)，溫度升高的度數(shù)越高，說(shuō)明通電時(shí)間越長(zhǎng)，電流通過(guò)電阻產(chǎn)生熱量越多。
在研究電流與電流關(guān)系的實(shí)驗(yàn)中，通過(guò)調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，增大通過(guò)電阻絲的電流，發(fā)現(xiàn)電流越大，電阻所在容器溫度上升的較高，說(shuō)明在電阻和通電時(shí)間相同時(shí)，電流越大，電流通過(guò)電阻產(chǎn)生熱量越多。
在研究電熱與電阻關(guān)系的實(shí)驗(yàn)中，利用兩個(gè)電阻串聯(lián)的電流相等，電阻大的容器中的溫度計(jì)升高的溫度高，說(shuō)明電流通過(guò)電阻產(chǎn)生熱量多。即在電流和通電時(shí)間相同時(shí)，電阻越大，電流通過(guò)電阻產(chǎn)生的熱量越多。
通過(guò)本次實(shí)驗(yàn)可以得出電流通過(guò)電阻產(chǎn)生熱量的多少與電流、電阻和通電時(shí)間都有關(guān)。電流越大、電阻越大、通電時(shí)間越長(zhǎng)，電流通過(guò)電阻產(chǎn)生熱量越多。
3.在設(shè)計(jì)電路時(shí)要利用控制變量的思想，電流、電阻和通電時(shí)間都能影響電熱的大小，在探究其中一個(gè)物理量時(shí)，要控制其它量相同。在探究電熱與電阻關(guān)系時(shí)，要控制電流相同，結(jié)合串、并聯(lián)電路的特點(diǎn)，利用串聯(lián)電路電流相等，所以把兩個(gè)阻值不同的電阻串聯(lián)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。在探究電熱與電流關(guān)系時(shí)，要控制電阻一定，電流不同，因而通過(guò)調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器改變通過(guò)電阻的電流。
4.本實(shí)驗(yàn)是利用電阻絲加熱液體（煤油）來(lái)反映電流通過(guò)電阻產(chǎn)生熱量的多少，現(xiàn)象比較明顯，測(cè)量方便。實(shí)驗(yàn)中也可以利用空氣的熱脹冷縮的性質(zhì)，用密閉容器連接U型管，通過(guò)U型管兩側(cè)液面高度差的變化來(lái)比較放出熱量多少。
二、焦耳定律
1.焦耳定律：電流通過(guò)導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量，與電流的二次方成正比，與導(dǎo)體的電阻成正比，與通電時(shí)間成正比。
2.焦耳定律公式：Q=I2Rt。式中單位Q→焦(J)；I→安(A)；R→歐(Ω)；t→秒。
3.當(dāng)電流通過(guò)導(dǎo)體做的功(電功)全部用來(lái)產(chǎn)生熱量(電熱)，則有W=Q，可用電功公式來(lái)計(jì)算Q，如電熱器、純電阻就是這樣的。
4.電熱和電能的關(guān)系：在純電阻電路中，電能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，Q=W。如電爐子。在非純電阻電路中，電能只有部分轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，電熱小于電能，即QR2。
實(shí)驗(yàn)一：探究電流產(chǎn)生的熱量與電阻大小的關(guān)系；
（1）請(qǐng)按照?qǐng)D1中的電路圖將圖2實(shí)物圖連接完整；
（2）實(shí)驗(yàn)電路按照?qǐng)D1中的電路圖連接是為了控制通電時(shí)間相同和控制_______；電阻絲放出熱量的多少，通過(guò)_______來(lái)進(jìn)行判斷。
（3）為了便于比較兩根電阻絲通過(guò)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。
實(shí)驗(yàn)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(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片，使電路中的電流變成實(shí)驗(yàn)一中電流的2倍，且通電時(shí)間相同。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)：用電阻絲R1加熱的煤油，在實(shí)驗(yàn)一中溫度升高Δt1，在實(shí)驗(yàn)二中溫度升高Δt1′，則Δt1′_____2Δt1（選填“大于”、“等于”或“小于”），該實(shí)驗(yàn)說(shuō)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(shí)驗(yàn)中，用電阻絲R2加熱煤油重復(fù)以上實(shí)驗(yàn)步驟，也可以得出相同的結(jié)論。
【思路小結(jié)】
分析探究電流產(chǎn)生的熱量與哪些因素有關(guān)的實(shí)驗(yàn)中，要特別注意科學(xué)研究方法的應(yīng)用。一是控制變量法的應(yīng)用，在探究電流產(chǎn)生的熱量與電流、電阻、通電時(shí)間中某個(gè)因素的關(guān)系時(shí)，必須控制其他變量；二是轉(zhuǎn)化法的應(yīng)用，在實(shí)驗(yàn)中把無(wú)法直接測(cè)量的電熱轉(zhuǎn)換為便于觀察的溫度計(jì)示數(shù)。
【真題操練】
1．（2021北京中考）下列四種用電器中。利用電流熱效應(yīng)工作的是（ ）
A．電冰箱B．電視機(jī)C．電腦D．電熱水壺
2．（2021貴州中考）一臺(tái)電動(dòng)機(jī)的額定電壓為220V，正常工作時(shí)的電流為5A，線圈的電阻為4Ω。下列判斷中正確的是（ ）
A．電動(dòng)機(jī)是利用電磁感應(yīng)原理工作的
B．電動(dòng)機(jī)工作時(shí)電能全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能
C．這臺(tái)電動(dòng)機(jī)的額定功率是1.1kW
D．這臺(tái)電動(dòng)機(jī)正常工作1min線圈產(chǎn)生的熱量是100J
3．（2021云南中考）將規(guī)格都是“220V 150W”的一臺(tái)電風(fēng)扇、一臺(tái)電視機(jī)和一只電烙鐵分別接入家庭電路中，正常工作相同時(shí)間，以下說(shuō)法正確的是（ ）
A．三個(gè)用電器均能將電能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能
B．根據(jù)可計(jì)算出三個(gè)用電器的電阻相等
C．三個(gè)用電器消耗的電能一樣多
D．三個(gè)用電器產(chǎn)生的熱量相等
4．（2021湖北宜昌中考真題）甲、乙兩電熱絲電阻之比為2:3，通過(guò)的電流之比為3:1，則相同時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的熱量之比為（ ）
A．2:1B．6:1C．1:2D．1:6
5．下列措施中，屬于利用電流熱效應(yīng)的是（ ）
A．電視機(jī)的后蓋有很多孔B．電飯鍋的發(fā)熱板裝在底部
C．與空調(diào)器相連的導(dǎo)線很粗D．電腦的主機(jī)中安裝微型風(fēng)扇
6．（2020湖南株洲中考）如圖所示，長(zhǎng)度、橫截面積一樣，材料不同的兩個(gè)長(zhǎng)方體電阻串聯(lián)在電路中，電阻分別為R1=2Ω，R2=4Ω，在它們表面涂上厚度一樣的蠟?，F(xiàn)在閉合開關(guān)給它們通電，過(guò)一段時(shí)間后，我們觀察到（ ）
A．R1上的蠟熔化得快B．R2上的蠟熔化得快
C．R1、R2上的蠟熔化得一樣快D．無(wú)法比較
7．（2021四川自貢中考）如圖所示是“探究電流通過(guò)導(dǎo)體時(shí)產(chǎn)生熱量的多少與哪些因素有關(guān)”的實(shí)驗(yàn)裝置。兩個(gè)透明容器中密封著等量的空氣，下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是（ ）
A．U形管液面高度變化是因?yàn)槿萜髦袣怏w熱脹冷縮的緣故
B．通電后透明容器中氣體的內(nèi)能增大是通過(guò)做功的方式改變的
C．圖甲中，通電一段時(shí)間后左右兩邊容器內(nèi)電阻產(chǎn)生的熱量之比是1∶2
D．圖乙所示的裝置可以用來(lái)探究電流通過(guò)導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量多少跟電流大小的關(guān)系
8．（2021山東蘭山模擬）家用洗衣機(jī)的主要部件就是電動(dòng)機(jī)，若一臺(tái)洗衣機(jī)在220V電路中正常工作時(shí)通過(guò)的電流為2A，電動(dòng)機(jī)線圈電阻為2Ω，則每分鐘電流通過(guò)線圈產(chǎn)生的熱量為（ ）
A．480JB．1.452×106JC．2.64×104JD．880J
9．（2021甘肅臨洮九年級(jí)二模）如圖甲所示，電源電壓為12V，電流表量程為0~3A，滑動(dòng)變阻器標(biāo)有“30Ω 1A”，當(dāng)開關(guān)S閉合，滑動(dòng)變阻器滑片P滑至中點(diǎn)時(shí)，電壓表的示數(shù)如圖乙所示，下列說(shuō)法正確的是（ ）
A．定值電阻R的阻值為10Ω
B．滑動(dòng)變阻器滑片在中點(diǎn)時(shí)，定值電阻R在10s內(nèi)產(chǎn)生的熱量是162J
C．滑動(dòng)變阻器可接入電路的阻值范圍為1~30Ω
D．滑動(dòng)變阻器的最大電功率為7.2W
10．（2021貴州銅仁中考）如圖所示的電路中只閉合時(shí)，通過(guò)的電流是1.5A，，。則下列選項(xiàng)正確的是（ ）
A．電源電壓是20V
B．當(dāng)開關(guān)全部閉合時(shí)，和是并聯(lián)電路
C．只閉合時(shí)，通電20s電流通過(guò)產(chǎn)生的電熱是200J
11．（2021廣西玉林中考）把一段勻質(zhì)導(dǎo)線對(duì)折后其阻值比原來(lái)的 ___________（選填“大”或“小”）；一個(gè)定值電阻兩端的電壓由2V增大到4V時(shí)，通過(guò)該電阻的電流增加了1A，通電時(shí)間由1s增加到2s，則該電阻產(chǎn)生的電熱增加了 ___________J。
12．（2021江蘇無(wú)錫中考）小華家電熱毯內(nèi)的電阻絲斷了，爸爸將兩個(gè)斷頭接上后想繼續(xù)使用，被小華阻止了。原因是______；接頭處與電阻絲其他部分是串聯(lián)的，通過(guò)它們的電流大小是______的。但電阻絲接頭處的電阻較大，長(zhǎng)時(shí)間使用會(huì)導(dǎo)致______。
13．（2021遼寧阜新中考真題）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。
14．（2021湖南湘潭中考）如圖所示，串聯(lián)的兩電阻絲（R1＜R2），封閉在兩個(gè)完全相同的燒瓶中，并通過(guò)短玻璃管與相同的氣球相連。閉合開關(guān)，通過(guò)兩電阻絲的電流 ______（選填“相等”或“不相等”），一段時(shí)間后，密閉燒瓶?jī)?nèi)的空氣被加熱，觀察到 ______（選填“A”或“B”）氣球先鼓起來(lái)。
15．（2021湖南益陽(yáng)中考）某款家用茶具煮茶時(shí)的電阻為55Ω，正常情況下通過(guò)茶具的電流是___________A，煮一壺茶用了5 min，產(chǎn)生的熱量為___________J。
16．（2021遼寧阜新九年級(jí)一模）如圖所示，電源電壓不變，先閉合開關(guān)S1，電流表示數(shù)為0.5A， 再閉合開關(guān)S2，電流表示數(shù)增加了0.3 A，則R1、R2兩端電壓之比為___________，R1、R2電阻值之比為___________，若電阻R2=5Ω，通電1min 電阻R1產(chǎn)生的熱量為___________J。
17．（2021南昌九年級(jí)期末）電飯鍋是利用電流的______來(lái)工作的，電飯鍋具有保溫和加熱功能，如圖是它的模擬電路，當(dāng)開關(guān)S1、S2都閉合時(shí)，電飯鍋處于______（選填“加熱”或“保溫”）狀態(tài)。
18．（2021佛山九年級(jí)二模）家用電吹風(fēng)的簡(jiǎn)化電路如圖所示，主要技術(shù)參數(shù)如表。則該電吹風(fēng)正常工作吹熱風(fēng)時(shí)，電熱絲的阻值是______，電熱絲消耗的功率是______ W，正常工作吹熱風(fēng)電熱絲產(chǎn)生的熱量是______ J。
19．（2021山西九年級(jí)二模）如圖所示，小明發(fā)現(xiàn)爺爺家居住的小區(qū)線路嚴(yán)重老化，于是拍照并找到小區(qū)管理人員建議馬上更換電線，否則易引發(fā)火災(zāi)。請(qǐng)你用學(xué)過(guò)的知識(shí)解釋圖中情景易引發(fā)火災(zāi)的原因。
20．（2021云南盤龍九年級(jí)期末）如圖是某實(shí)驗(yàn)小組探究“電流產(chǎn)生的熱量與哪些因素有關(guān)”的實(shí)驗(yàn)裝置。
（1）實(shí)驗(yàn)前應(yīng)取______相等的兩瓶煤油，在這個(gè)實(shí)驗(yàn)中，電流產(chǎn)生的熱量的多少，是通過(guò)______體現(xiàn)出來(lái)。為了便于實(shí)驗(yàn)觀察，還應(yīng)使兩瓶煤油的______相同；
（2）實(shí)驗(yàn)時(shí)，實(shí)驗(yàn)小組的同學(xué)首先將滑動(dòng)變阻器的滑片保持在某一適當(dāng)位置處，然后閉合開關(guān)進(jìn)行觀察。由圖中的連接方式可知他們是在探究電流產(chǎn)生的熱量與_______的關(guān)系，因此所選擇的兩段電阻絲的電阻大小應(yīng)該_______；
（3）完成了上面的實(shí)驗(yàn)后，實(shí)驗(yàn)小組的同學(xué)向左移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片P?？捎^察到兩支溫度計(jì)的示數(shù)都比原來(lái)上升得______（選填“快“或“慢”）。說(shuō)明在通電時(shí)間都相同的情況下，_______越大，電流通過(guò)電阻絲產(chǎn)生的熱量就越多。
21．（2021江蘇常州中考）小組同學(xué)選擇阻值不變的電阻絲，探究“電流通過(guò)電阻絲產(chǎn)生的熱量（簡(jiǎn)稱電熱）與通電時(shí)間、電流、電阻的關(guān)系”。
（1）為探究電熱與通電時(shí)間、電流的關(guān)系，在錐形瓶?jī)?nèi)裝入適量煤油，設(shè)計(jì)電路如圖甲所示，開關(guān)閉合前，滑動(dòng)變阻器的滑片P應(yīng)置于 ______（A/B）端；
（a）閉合開關(guān)S，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的滑片P，直至電流表示數(shù)為0.5A，通電5分鐘、溫度計(jì)的示數(shù)升高了5℃；
（b）保持滑動(dòng)變阻器滑片P的位置不變，通電10分鐘、溫度計(jì)的示數(shù)升高了9℃，（a）、（b）對(duì)比可得結(jié)論：______；
（c）向 ______移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片P，直至電流表示數(shù)為1A，通電10分鐘、溫度計(jì)的示數(shù)升高了33℃，（b）、（c）對(duì)比可得結(jié)論：______；
（d）實(shí)驗(yàn)只能得到定性結(jié)論，主要原因是 ______；
（2）為探究電熱與電阻的關(guān)系，并測(cè)出標(biāo)簽污損的電阻絲R2的阻值，在兩個(gè)相同的錐形瓶?jī)?nèi)裝入等質(zhì)量的煤油，設(shè)計(jì)如圖乙所示電路。開關(guān)閉合后，電壓表有示數(shù)，但電流表無(wú)示數(shù)，電路故障是 ______，排除故障后，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的滑片P得到電表示數(shù)如圖丙所示，則電壓表示數(shù)為 ______V，電流表示數(shù)為 ______A，R2阻值為 ______Ω。一段時(shí)間后，觀察到電阻絲 ______所在錐形瓶中的溫度計(jì)示數(shù)升高的比較多；
（3）請(qǐng)分析“電爐工作時(shí)，電爐絲發(fā)熱明顯、而與電爐絲相連的導(dǎo)線發(fā)熱不明顯”：電爐絲的電流 ______導(dǎo)線的電流，電爐絲的電阻 ______導(dǎo)線的電阻。
22．（2021山東青島中考）探究電流通過(guò)導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量的多少與什么因素有關(guān)
實(shí)驗(yàn)小組同學(xué)猜想：電流通過(guò)導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量可能與通過(guò)導(dǎo)體的電流、導(dǎo)體的電阻和通電時(shí)間有關(guān)。于是他們利用如圖器材進(jìn)行了探究實(shí)驗(yàn)。
甲、乙、丙三個(gè)裝置的透明容器中各有一段電阻絲，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。
（1）選用________組合，并將它們________聯(lián)接到電源兩端進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，可以探究電熱與電阻的關(guān)系。
（2）選用乙、丙組合，串聯(lián)接到電源兩端進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，可以探究電熱與________的關(guān)系，其中15Ω電阻的作用是________。
（3）選用乙、丙組合，串聯(lián)接到電源兩端進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)乙裝置U形管中液面無(wú)高度差，丙裝置U形管中液面有高度差，產(chǎn)生此現(xiàn)象的原因可能是乙裝置________。
23．（2021黑龍江中考）如圖甲所示為某高、低溫兩擋位電烤箱的內(nèi)部簡(jiǎn)化電路，S為手動(dòng)開關(guān)，S1為自動(dòng)控制開關(guān)，R1和R2均為電熱絲，圖乙是電烤箱正常工作時(shí)電流隨時(shí)間變化的圖像。求:
（1）高溫?fù)豕ぷ鲿r(shí)的功率；
（2）電熱絲R2的阻值；
（3）15min內(nèi)R1消耗的電能。
24．（2021四川廣元中考）如圖甲所示，電源電壓恒定不變，滑動(dòng)變阻器R1的最大阻值是40Ω，小燈泡的額定電壓為6V，它的電流隨電壓變化的圖象如圖乙所示．
（1）當(dāng)只閉合開關(guān)S1時(shí)，將滑動(dòng)變阻器R1的滑片調(diào)到中點(diǎn)，此時(shí)小燈泡恰好正常發(fā)光，求電源電壓和小燈泡的額定功率；
（2）當(dāng)只閉合開關(guān)S2時(shí)，此時(shí)電流表的示數(shù)為0.4A，求電阻R2的阻值，小燈泡的實(shí)際功率；
（3）當(dāng)只閉合開關(guān)S2時(shí)，通電1min，求電流通過(guò)電阻R2產(chǎn)生的熱量。熱風(fēng)溫度
額定功率
熱風(fēng)時(shí)；1000W
冷風(fēng)時(shí)：120W
額定電壓
220V
質(zhì)量
滬科版九年級(jí)
第十六章《電流做功與電功率》
16.4 科學(xué)探究：電流的熱效應(yīng)
【知識(shí)梳理】
一、電流熱效應(yīng)
1.電流的熱效應(yīng)：電流通過(guò)導(dǎo)體時(shí)電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，這種現(xiàn)象叫做電流的熱效應(yīng)。
2.探究電流產(chǎn)生的熱量與哪些因素有關(guān)
電熱與通電時(shí)間的關(guān)系可以通過(guò)實(shí)驗(yàn)過(guò)程體現(xiàn)出來(lái)，對(duì)于某一個(gè)電阻絲所在容器，通電時(shí)間越長(zhǎng)，溫度升高的度數(shù)越高，說(shuō)明通電時(shí)間越長(zhǎng)，電流通過(guò)電阻產(chǎn)生熱量越多。
在研究電流與電流關(guān)系的實(shí)驗(yàn)中，通過(guò)調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，增大通過(guò)電阻絲的電流，發(fā)現(xiàn)電流越大，電阻所在容器溫度上升的較高，說(shuō)明在電阻和通電時(shí)間相同時(shí)，電流越大，電流通過(guò)電阻產(chǎn)生熱量越多。
在研究電熱與電阻關(guān)系的實(shí)驗(yàn)中，利用兩個(gè)電阻串聯(lián)的電流相等，電阻大的容器中的溫度計(jì)升高的溫度高，說(shuō)明電流通過(guò)電阻產(chǎn)生熱量多。即在電流和通電時(shí)間相同時(shí)，電阻越大，電流通過(guò)電阻產(chǎn)生的熱量越多。
通過(guò)本次實(shí)驗(yàn)可以得出電流通過(guò)電阻產(chǎn)生熱量的多少與電流、電阻和通電時(shí)間都有關(guān)。電流越大、電阻越大、通電時(shí)間越長(zhǎng)，電流通過(guò)電阻產(chǎn)生熱量越多。
3.在設(shè)計(jì)電路時(shí)要利用控制變量的思想，電流、電阻和通電時(shí)間都能影響電熱的大小，在探究其中一個(gè)物理量時(shí)，要控制其它量相同。在探究電熱與電阻關(guān)系時(shí)，要控制電流相同，結(jié)合串、并聯(lián)電路的特點(diǎn)，利用串聯(lián)電路電流相等，所以把兩個(gè)阻值不同的電阻串聯(lián)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。在探究電熱與電流關(guān)系時(shí)，要控制電阻一定，電流不同，因而通過(guò)調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器改變通過(guò)電阻的電流。
4.本實(shí)驗(yàn)是利用電阻絲加熱液體（煤油）來(lái)反映電流通過(guò)電阻產(chǎn)生熱量的多少，現(xiàn)象比較明顯，測(cè)量方便。實(shí)驗(yàn)中也可以利用空氣的熱脹冷縮的性質(zhì)，用密閉容器連接U型管，通過(guò)U型管兩側(cè)液面高度差的變化來(lái)比較放出熱量多少。
二、焦耳定律
1.焦耳定律：電流通過(guò)導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量，與電流的二次方成正比，與導(dǎo)體的電阻成正比，與通電時(shí)間成正比。
2.焦耳定律公式：Q=I2Rt。式中單位Q→焦(J)；I→安(A)；R→歐(Ω)；t→秒。
3.當(dāng)電流通過(guò)導(dǎo)體做的功(電功)全部用來(lái)產(chǎn)生熱量(電熱)，則有W=Q，可用電功公式來(lái)計(jì)算Q，如電熱器、純電阻就是這樣的。
4.電熱和電能的關(guān)系：在純電阻電路中，電能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，Q=W。如電爐子。在非純電阻電路中，電能只有部分轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，電熱小于電能，即QR2。
實(shí)驗(yàn)一：探究電流產(chǎn)生的熱量與電阻大小的關(guān)系；
（1）請(qǐng)按照?qǐng)D1中的電路圖將圖2實(shí)物圖連接完整；
（2）實(shí)驗(yàn)電路按照?qǐng)D1中的電路圖連接是為了控制通電時(shí)間相同和控制_______；電阻絲放出熱量的多少，通過(guò)_______來(lái)進(jìn)行判斷。
（3）為了便于比較兩根電阻絲通過(guò)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。
實(shí)驗(yàn)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(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片，使電路中的電流變成實(shí)驗(yàn)一中電流的2倍，且通電時(shí)間相同。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)：用電阻絲R1加熱的煤油，在實(shí)驗(yàn)一中溫度升高Δt1，在實(shí)驗(yàn)二中溫度升高Δt1′，則Δt1′_____2Δt1（選填“大于”、“等于”或“小于”），該實(shí)驗(yàn)說(shuō)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(shí)驗(yàn)中，用電阻絲R2加熱煤油重復(fù)以上實(shí)驗(yàn)步驟，也可以得出相同的結(jié)論。
【答案】 電流相等 溫度計(jì)的示數(shù)變化 質(zhì)量 大于 不成
【解析】
（1）變阻器一上一下串聯(lián)接入電路中，如圖所示：
（2）圖1中，兩個(gè)電阻絲串聯(lián)，通過(guò)它們的電流相等，通電時(shí)間相等。根據(jù)轉(zhuǎn)換法知，電阻絲放出熱量的多少，是通過(guò)溫度計(jì)的示數(shù)變化來(lái)進(jìn)行判斷的。（3）為了便于比較兩種電阻絲通過(guò)電流后產(chǎn)生熱量的多少，甲乙兩瓶中要裝入質(zhì)量相同、初溫相同的同種液體。（4）閉合開關(guān)，移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片，使電路中的電流變成實(shí)驗(yàn)一中電流的2倍，且通電時(shí)間相同，根據(jù)Q=I2Rt可知，電阻絲產(chǎn)生的熱量是原來(lái)的4倍；所以用電阻絲R1加熱的煤油，溫度升高Δt1′大于2Δt1，該實(shí)驗(yàn)說(shuō)明電流產(chǎn)生的熱量與電流不是正比例關(guān)系。
【思路小結(jié)】
分析探究電流產(chǎn)生的熱量與哪些因素有關(guān)的實(shí)驗(yàn)中，要特別注意科學(xué)研究方法的應(yīng)用。一是控制變量法的應(yīng)用，在探究電流產(chǎn)生的熱量與電流、電阻、通電時(shí)間中某個(gè)因素的關(guān)系時(shí)，必須控制其他變量；二是轉(zhuǎn)化法的應(yīng)用，在實(shí)驗(yàn)中把無(wú)法直接測(cè)量的電熱轉(zhuǎn)換為便于觀察的溫度計(jì)示數(shù)。
【真題操練】
1．（2021北京中考）下列四種用電器中。利用電流熱效應(yīng)工作的是（ ）
A．電冰箱B．電視機(jī)C．電腦D．電熱水壺
【答案】D
【解析】
電冰箱是將電能轉(zhuǎn)化為電動(dòng)機(jī)的機(jī)械能，通過(guò)做功發(fā)生物態(tài)變化工作的，不是利用電流的熱效應(yīng)來(lái)工作的，故A不符合題意；電視機(jī)將電能轉(zhuǎn)化為聲音與圖像，不是利用電流的熱效應(yīng)來(lái)工作的，故B不符合題意；電將電能轉(zhuǎn)化為聲音與圖像，不是利用電流的熱效應(yīng)來(lái)工作的，故C不符合題意；電水壺工作時(shí)將電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，利用電流的熱效應(yīng)工作的; 故D符合題意。故選D。
2．（2021貴州中考）一臺(tái)電動(dòng)機(jī)的額定電壓為220V，正常工作時(shí)的電流為5A，線圈的電阻為4Ω。下列判斷中正確的是（ ）
A．電動(dòng)機(jī)是利用電磁感應(yīng)原理工作的
B．電動(dòng)機(jī)工作時(shí)電能全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能
C．這臺(tái)電動(dòng)機(jī)的額定功率是1.1kW
D．這臺(tái)電動(dòng)機(jī)正常工作1min線圈產(chǎn)生的熱量是100J
【答案】C
【解析】
電動(dòng)機(jī)是利用通電導(dǎo)體在磁場(chǎng)中受力的原理工作的，故A錯(cuò)誤；電動(dòng)機(jī)工作時(shí)主要將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，還有一部分電能由于電流熱效應(yīng)轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，故B錯(cuò)誤；這臺(tái)電動(dòng)機(jī)的額定功率是P=UI=220V×5A=1100W=1.1kW，故C正確；這臺(tái)電動(dòng)機(jī)正常工作1min線圈產(chǎn)生的熱量是Q=I2Rt=(5A)2×4Ω×60s=6000J
故D錯(cuò)誤。故選C。
3．（2021云南中考）將規(guī)格都是“220V 150W”的一臺(tái)電風(fēng)扇、一臺(tái)電視機(jī)和一只電烙鐵分別接入家庭電路中，正常工作相同時(shí)間，以下說(shuō)法正確的是（ ）
A．三個(gè)用電器均能將電能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能
B．根據(jù)可計(jì)算出三個(gè)用電器的電阻相等
C．三個(gè)用電器消耗的電能一樣多
D．三個(gè)用電器產(chǎn)生的熱量相等
【答案】C
【解析】
電風(fēng)扇把電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能和內(nèi)能，電視把電能轉(zhuǎn)化為光能和內(nèi)能，故A錯(cuò)誤；只能針對(duì)純電阻電路，故B錯(cuò)誤；根據(jù)W=Pt，正常工作相同時(shí)間，三個(gè)用電器消耗的電能一樣多，但電風(fēng)扇、電視不是純電阻，所以三個(gè)用電器產(chǎn)生的熱量不相等，故C正確，D錯(cuò)誤。故選C。
4．（2021湖北宜昌中考真題）甲、乙兩電熱絲電阻之比為2:3，通過(guò)的電流之比為3:1，則相同時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的熱量之比為（ ）
A．2:1B．6:1C．1:2D．1:6
【答案】B
【解析】
相同時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的熱量之比為，故選B。
5．下列措施中，屬于利用電流熱效應(yīng)的是（ ）
A．電視機(jī)的后蓋有很多孔B．電飯鍋的發(fā)熱板裝在底部
C．與空調(diào)器相連的導(dǎo)線很粗D．電腦的主機(jī)中安裝微型風(fēng)扇
【答案】B
【解析】
電視機(jī)的后蓋有許多散熱片，屬于防止電熱的危害，故A錯(cuò)誤；電飯鍋的發(fā)熱板利用的是電流的熱效應(yīng)，故B正確；空調(diào)與導(dǎo)線是串聯(lián)的，通過(guò)的電流及通電時(shí)間相同，導(dǎo)線很粗，電阻很小，由焦耳定律知，當(dāng)電流和通電時(shí)間相同時(shí)，電阻小的產(chǎn)生的熱量小，導(dǎo)線很粗屬于防止電熱的危害，故C錯(cuò)誤；電腦主機(jī)箱里的小風(fēng)扇具有散熱的作用，屬于防止電熱的危害，故D錯(cuò)誤．故選B.
6．（2020湖南株洲中考）如圖所示，長(zhǎng)度、橫截面積一樣，材料不同的兩個(gè)長(zhǎng)方體電阻串聯(lián)在電路中，電阻分別為R1=2Ω，R2=4Ω，在它們表面涂上厚度一樣的蠟?，F(xiàn)在閉合開關(guān)給它們通電，過(guò)一段時(shí)間后，我們觀察到（ ）
A．R1上的蠟熔化得快B．R2上的蠟熔化得快
C．R1、R2上的蠟熔化得一樣快D．無(wú)法比較
【答案】B
【解析】
由電路圖可知，兩個(gè)電阻串聯(lián)，通過(guò)的電流相同；由焦耳定律可知電阻發(fā)熱為，通電相同時(shí)間后，電阻越大則發(fā)熱量越大，即R2上的蠟熔化得快；故B符合題意。故選B。
7．（2021四川自貢中考）如圖所示是“探究電流通過(guò)導(dǎo)體時(shí)產(chǎn)生熱量的多少與哪些因素有關(guān)”的實(shí)驗(yàn)裝置。兩個(gè)透明容器中密封著等量的空氣，下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是（ ）
A．U形管液面高度變化是因?yàn)槿萜髦袣怏w熱脹冷縮的緣故
B．通電后透明容器中氣體的內(nèi)能增大是通過(guò)做功的方式改變的
C．圖甲中，通電一段時(shí)間后左右兩邊容器內(nèi)電阻產(chǎn)生的熱量之比是1∶2
D．圖乙所示的裝置可以用來(lái)探究電流通過(guò)導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量多少跟電流大小的關(guān)系
【答案】B
【解析】
電流通過(guò)導(dǎo)體產(chǎn)生熱量的多少不能直接觀察，但容器中空氣的溫度變化導(dǎo)致容器中空氣體積的變化，即可以通過(guò)液面高度差的變化來(lái)反映，這種研究方法叫轉(zhuǎn)換法，故A正確；不符合題意；電流通過(guò)電阻絲時(shí)，電流會(huì)做功，電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，使得電阻絲的內(nèi)能變大，空氣會(huì)吸收電阻絲的熱量，是通過(guò)熱傳遞的方式改變內(nèi)能的，故B錯(cuò)誤；符合題意；甲實(shí)驗(yàn)，兩個(gè)電阻絲是串聯(lián)的，電流和通電時(shí)間相同，右側(cè)容器電阻的阻值是左側(cè)容器電阻的阻值的2倍，由焦耳定律Q=I2Rt可知，右側(cè)電阻產(chǎn)生熱量是左側(cè)電阻產(chǎn)生熱量的2倍，即左右兩邊容器內(nèi)電阻產(chǎn)生的熱量之比是1∶2，故C正確，不符合題意；在乙裝置中，一個(gè)5Ω的電阻與兩個(gè)5Ω的電阻并聯(lián)后再串聯(lián)，根據(jù)串聯(lián)電路的電流特點(diǎn)可知，右邊兩個(gè)電阻的總電流和通過(guò)左邊電阻的電流相等，左邊容器中通過(guò)電阻的電流大于右邊容器中通過(guò)電阻的電流，這是研究電流產(chǎn)生的熱量與電流的關(guān)系，故D正確，不符合題意。故選B。
8．（2021山東蘭山模擬）家用洗衣機(jī)的主要部件就是電動(dòng)機(jī)，若一臺(tái)洗衣機(jī)在220V電路中正常工作時(shí)通過(guò)的電流為2A，電動(dòng)機(jī)線圈電阻為2Ω，則每分鐘電流通過(guò)線圈產(chǎn)生的熱量為（ ）
A．480JB．1.452×106JC．2.64×104JD．880J
【答案】A
【解析】
每分鐘電流通過(guò)線圈產(chǎn)生的熱量為Q＝I2Rt＝(2A)2×2Ω×60s＝480J，故選A。
9．（2021甘肅臨洮九年級(jí)二模）如圖甲所示，電源電壓為12V，電流表量程為0~3A，滑動(dòng)變阻器標(biāo)有“30Ω 1A”，當(dāng)開關(guān)S閉合，滑動(dòng)變阻器滑片P滑至中點(diǎn)時(shí)，電壓表的示數(shù)如圖乙所示，下列說(shuō)法正確的是（ ）
A．定值電阻R的阻值為10Ω
B．滑動(dòng)變阻器滑片在中點(diǎn)時(shí)，定值電阻R在10s內(nèi)產(chǎn)生的熱量是162J
C．滑動(dòng)變阻器可接入電路的阻值范圍為1~30Ω
D．滑動(dòng)變阻器的最大電功率為7.2W
【答案】D
【解析】
由圖可知，定值電阻與滑動(dòng)變阻器串聯(lián)，電壓表測(cè)滑動(dòng)變阻器兩端電壓。當(dāng)開關(guān)S閉合，滑動(dòng)變阻器滑片P滑至中點(diǎn)時(shí)，即接入阻值為15Ω時(shí)，電壓表示數(shù)如圖乙所示為9V，根據(jù)串聯(lián)分壓可知此時(shí)定值電阻兩端電壓為UR=U-U滑=12V-9V=3V，此時(shí)電路電流，由可得定值電阻R的阻值
故A錯(cuò)誤；由A已知滑片在中點(diǎn)時(shí)，電路電流以及定值電阻R的阻值，則定值電阻R在10s內(nèi)產(chǎn)生的熱量，故B錯(cuò)誤；因?yàn)殡娏鞅砹砍虨?~3A，滑動(dòng)變阻器標(biāo)有“30Ω 1A”，則電路允許通過(guò)最大電流為1A，此時(shí)滑動(dòng)變阻器接入阻值最小，由可得此時(shí)電路總電阻，
根據(jù)串聯(lián)電路電阻關(guān)系可得滑動(dòng)變阻器接入最小阻值，由圖乙可知，電壓表選擇的是最大量程，而電源電壓只有12V，則滑動(dòng)變阻器接入阻值最大時(shí)分得的電壓小于12V，故滑動(dòng)變阻器接入最大值可以為30Ω。所以滑動(dòng)變阻器可接入電路的阻值范圍為7~30Ω，故C錯(cuò)誤；假設(shè)滑動(dòng)變阻器接入阻值為R滑1時(shí)，滑動(dòng)變阻器電功率最大，則此時(shí)電路電流，滑動(dòng)變阻器的最大電功率，可知當(dāng)滑動(dòng)變阻器接入阻值等于定值電阻R的阻值為5Ω時(shí)，滑動(dòng)變阻器的電功率最大。即，故D正確。故選D。
10．（2021貴州銅仁中考）如圖所示的電路中只閉合時(shí)，通過(guò)的電流是1.5A，，。則下列選項(xiàng)正確的是（ ）
A．電源電壓是20V
B．當(dāng)開關(guān)全部閉合時(shí)，和是并聯(lián)電路
C．只閉合時(shí)，通電20s電流通過(guò)產(chǎn)生的電熱是200J
D．開關(guān)通斷情況發(fā)生變化，整個(gè)電路消耗的最大電功率是75W
【答案】D
【解析】
只閉合S1時(shí)，電路為R2的簡(jiǎn)單電路，電源電壓U=I2R2=1.5A×20Ω=30V，故A錯(cuò)誤；當(dāng)開關(guān)全部閉合時(shí)，電源短路，故B錯(cuò)誤；只閉合S2時(shí)，R1與R2串聯(lián)，電路中的電流，通電20s電流通過(guò)R1產(chǎn)生的熱量Q1=I2R1t=(0.6A)2×30Ω×20s=216J，故C錯(cuò)誤；閉合S1、S3，兩電阻并聯(lián)，總電阻最小，根據(jù)，總功率最大，總電流為，整個(gè)電路消耗的最大電功率是P=UI1=30V×2.5A=75W，故D正確。故選D。
11．（2021廣西玉林中考）把一段勻質(zhì)導(dǎo)線對(duì)折后其阻值比原來(lái)的 ___________（選填“大”或“小”）；一個(gè)定值電阻兩端的電壓由2V增大到4V時(shí)，通過(guò)該電阻的電流增加了1A，通電時(shí)間由1s增加到2s，則該電阻產(chǎn)生的電熱增加了 ___________J。
【答案】小 14
【解析】
將勻質(zhì)導(dǎo)線對(duì)折后，長(zhǎng)度減小、橫截面積增大，那么阻值比原來(lái)的小。由題意有，解得，第一次通過(guò)電路的電流為I=1A，第二次通過(guò)電路的電流I2=I+1A=1A+1A=2A，據(jù)Q=UIt知，該電阻產(chǎn)生的電熱的增加量Q2-Q1=4V×2A×2s-2V×1A×1s=14J
12．（2021江蘇無(wú)錫中考）小華家電熱毯內(nèi)的電阻絲斷了，爸爸將兩個(gè)斷頭接上后想繼續(xù)使用，被小華阻止了。原因是______；接頭處與電阻絲其他部分是串聯(lián)的，通過(guò)它們的電流大小是______的。但電阻絲接頭處的電阻較大，長(zhǎng)時(shí)間使用會(huì)導(dǎo)致______。
【答案】可能引起火災(zāi)，不安全 相等 接頭處的電熱毯燒焦
【解析】
電熱絲兩個(gè)斷頭接上繼續(xù)用，接頭處接觸不良電阻較大，產(chǎn)生熱量多，可能可能引起火災(zāi)，不安全。因?yàn)槭谴?lián)，所以電流相等。接頭處是兩根導(dǎo)線相接，由于接觸的部位很少，很細(xì)，電阻就較大，根據(jù)Q=I2Rt知，在電流、通電時(shí)間相同的情況下，電阻越大，產(chǎn)生的熱量越多，溫度越高，長(zhǎng)時(shí)間使用會(huì)導(dǎo)致接頭處的電熱毯燒焦。
13．（2021遼寧阜新中考真題）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 24
【解析】
由電路圖可知，只閉合開關(guān)S1時(shí)，電路為R1的簡(jiǎn)單電路，電流表測(cè)通過(guò)R1的電流，則I1=0.4A；再閉合S2時(shí)，兩電阻并聯(lián)，電流表測(cè)干路電流，因并聯(lián)電路中各支路獨(dú)立工作、互不影響，所以，通過(guò)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(guò)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。
14．（2021湖南湘潭中考）如圖所示，串聯(lián)的兩電阻絲（R1＜R2），封閉在兩個(gè)完全相同的燒瓶中，并通過(guò)短玻璃管與相同的氣球相連。閉合開關(guān)，通過(guò)兩電阻絲的電流 ______（選填“相等”或“不相等”），一段時(shí)間后，密閉燒瓶?jī)?nèi)的空氣被加熱，觀察到 ______（選填“A”或“B”）氣球先鼓起來(lái)。
【答案】相等 B
【解析】
根據(jù)串聯(lián)電路的電流處處相等可知，因?yàn)閮呻娮杞z串聯(lián)，則閉合開關(guān)，通過(guò)兩電阻絲的電流相等。因?yàn)榱鹘?jīng)兩電阻絲的電流相等，R1＜R2，根據(jù)Q=I2Rt，所以R2產(chǎn)生的熱量較多，B氣球先鼓起來(lái)。
15．（2021湖南益陽(yáng)中考）某款家用茶具煮茶時(shí)的電阻為55Ω，正常情況下通過(guò)茶具的電流是___________A，煮一壺茶用了5 min，產(chǎn)生的熱量為___________J。
【答案】4 2.64×105
【解析】
家用茶具正常情況下工作時(shí)兩端電壓為220V，此時(shí)通過(guò)茶具的電流；5min產(chǎn)生的熱量Q=I2Rt=(4A)2×55Ω×5×60s=2.64×105J
16．（2021遼寧阜新九年級(jí)一模）如圖所示，電源電壓不變，先閉合開關(guān)S1，電流表示數(shù)為0.5A， 再閉合開關(guān)S2，電流表示數(shù)增加了0.3 A，則R1、R2兩端電壓之比為___________，R1、R2電阻值之比為___________，若電阻R2=5Ω，通電1min 電阻R1產(chǎn)生的熱量為___________J。
【答案】1:1 3:5 45
【解析】
先閉合S1時(shí)，電路為R1的簡(jiǎn)單電路，電流表測(cè)量通過(guò)R1的電流；若再閉合S2時(shí)，兩電阻并聯(lián)，電流表測(cè)干路電流，電流表示數(shù)增加了0.3A，根據(jù)并聯(lián)電路的電流關(guān)系可知，通過(guò)R2的電流為I2=0.3A，并聯(lián)電路中各支路兩端的電壓都等于電源電壓，所以R1、R2兩端電壓之比為1:1。根據(jù)可知，在電壓相同時(shí)，電流之比等于電阻之比的倒數(shù)，則R1、R2電阻值之比為R1: R2=I2:I1=0.3A:0.5A =3:5，則R1的阻值為R1=3Ω
通電1min 電阻R1產(chǎn)生的熱量。
17．（2021南昌九年級(jí)期末）電飯鍋是利用電流的______來(lái)工作的，電飯鍋具有保溫和加熱功能，如圖是它的模擬電路，當(dāng)開關(guān)S1、S2都閉合時(shí)，電飯鍋處于______（選填“加熱”或“保溫”）狀態(tài)。
【答案】熱效應(yīng) 加熱
【解析】
電飯鍋工作時(shí)將電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，利用的是電流熱效應(yīng)工作的。當(dāng)開關(guān)S1、S2都閉合時(shí)，電阻R1短路，只有R2接入電路，電路總電阻較小，根據(jù)可知此時(shí)消耗的功率較大，電飯鍋處于加熱狀態(tài)。
18．（2021佛山九年級(jí)二模）家用電吹風(fēng)的簡(jiǎn)化電路如圖所示，主要技術(shù)參數(shù)如表。則該電吹風(fēng)正常工作吹熱風(fēng)時(shí)，電熱絲的阻值是______，電熱絲消耗的功率是______ W，正常工作吹熱風(fēng)電熱絲產(chǎn)生的熱量是______ J。
【答案】55 880 2.64×105
【解析】
當(dāng)電吹風(fēng)吹熱風(fēng)時(shí)，電動(dòng)機(jī)和電熱絲同時(shí)工作，電動(dòng)機(jī)與電熱絲并聯(lián)，電熱絲的電功率；由可得電熱絲的電阻值； ，電吹風(fēng)吹熱5min電熱絲產(chǎn)生的熱量
19．（2021山西九年級(jí)二模）如圖所示，小明發(fā)現(xiàn)爺爺家居住的小區(qū)線路嚴(yán)重老化，于是拍照并找到小區(qū)管理人員建議馬上更換電線，否則易引發(fā)火災(zāi)。請(qǐng)你用學(xué)過(guò)的知識(shí)解釋圖中情景易引發(fā)火災(zāi)的原因。
【答案】線路老化，絕緣皮破損后易造成電路短路，短路時(shí)電路中電阻很小，電壓一定，由得，電路中電流很大。在電阻和通電時(shí)間相同時(shí)，由焦耳定律可知，電流越大，產(chǎn)生的熱量就越多，所以易引發(fā)火災(zāi)。
【詳解】
答：線路老化，絕緣皮破損后易造成電路短路，短路時(shí)電路中電阻很小，電壓一定，由得，電路中電流很大。在電阻和通電時(shí)間相同時(shí)，由焦耳定律可知，電流越大，產(chǎn)生的熱量就越多，所以易引發(fā)火災(zāi)。
20．（2021云南盤龍九年級(jí)期末）如圖是某實(shí)驗(yàn)小組探究“電流產(chǎn)生的熱量與哪些因素有關(guān)”的實(shí)驗(yàn)裝置。
（1）實(shí)驗(yàn)前應(yīng)取______相等的兩瓶煤油，在這個(gè)實(shí)驗(yàn)中，電流產(chǎn)生的熱量的多少，是通過(guò)______體現(xiàn)出來(lái)。為了便于實(shí)驗(yàn)觀察，還應(yīng)使兩瓶煤油的______相同；
（2）實(shí)驗(yàn)時(shí)，實(shí)驗(yàn)小組的同學(xué)首先將滑動(dòng)變阻器的滑片保持在某一適當(dāng)位置處，然后閉合開關(guān)進(jìn)行觀察。由圖中的連接方式可知他們是在探究電流產(chǎn)生的熱量與_______的關(guān)系，因此所選擇的兩段電阻絲的電阻大小應(yīng)該_______；
（3）完成了上面的實(shí)驗(yàn)后，實(shí)驗(yàn)小組的同學(xué)向左移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片P?？捎^察到兩支溫度計(jì)的示數(shù)都比原來(lái)上升得______（選填“快“或“慢”）。說(shuō)明在通電時(shí)間都相同的情況下，_______越大，電流通過(guò)電阻絲產(chǎn)生的熱量就越多。
【答案】質(zhì)量 溫度計(jì)示數(shù)變化 初溫 電阻 不同 快 電流
【解析】
（1）根據(jù)控制變量法可知，不是探究變量都要保持不變，所以實(shí)驗(yàn)前要使兩瓶煤油的質(zhì)量相等。本探究是通過(guò)溫度計(jì)示數(shù)的變化來(lái)判斷電流通過(guò)導(dǎo)體產(chǎn)生熱量的多少，那么為了便于觀察，實(shí)驗(yàn)前要使兩瓶煤油的初溫相等。（2）由圖可知，該電路為串聯(lián)電路，通過(guò)兩個(gè)電阻的電流是相同的，通電時(shí)間相同，所以探究的是電流產(chǎn)生的熱量與電阻的關(guān)系，因此所選擇的兩段電阻絲的電阻大小應(yīng)該不同。（3）完成了上面的實(shí)驗(yàn)時(shí)，實(shí)驗(yàn)小組的同學(xué)向左移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片P，則滑動(dòng)變阻器接入電路的電阻變小，總電阻變小，根據(jù)歐姆定律可知，電路中的電流變大，可觀察到兩支溫度計(jì)的示數(shù)都比原來(lái)上升得快；說(shuō)明在通電時(shí)間都相同的情況下，電流越大，電流通過(guò)電阻絲產(chǎn)生的熱量就越多。
21．（2021江蘇常州中考）小組同學(xué)選擇阻值不變的電阻絲，探究“電流通過(guò)電阻絲產(chǎn)生的熱量（簡(jiǎn)稱電熱）與通電時(shí)間、電流、電阻的關(guān)系”。
（1）為探究電熱與通電時(shí)間、電流的關(guān)系，在錐形瓶?jī)?nèi)裝入適量煤油，設(shè)計(jì)電路如圖甲所示，開關(guān)閉合前，滑動(dòng)變阻器的滑片P應(yīng)置于 ______（A/B）端；
（a）閉合開關(guān)S，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的滑片P，直至電流表示數(shù)為0.5A，通電5分鐘、溫度計(jì)的示數(shù)升高了5℃；
（b）保持滑動(dòng)變阻器滑片P的位置不變，通電10分鐘、溫度計(jì)的示數(shù)升高了9℃，（a）、（b）對(duì)比可得結(jié)論：______；
（c）向 ______移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片P，直至電流表示數(shù)為1A，通電10分鐘、溫度計(jì)的示數(shù)升高了33℃，（b）、（c）對(duì)比可得結(jié)論：______；
（d）實(shí)驗(yàn)只能得到定性結(jié)論，主要原因是 ______；
（2）為探究電熱與電阻的關(guān)系，并測(cè)出標(biāo)簽污損的電阻絲R2的阻值，在兩個(gè)相同的錐形瓶?jī)?nèi)裝入等質(zhì)量的煤油，設(shè)計(jì)如圖乙所示電路。開關(guān)閉合后，電壓表有示數(shù)，但電流表無(wú)示數(shù)，電路故障是 ______，排除故障后，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的滑片P得到電表示數(shù)如圖丙所示，則電壓表示數(shù)為 ______V，電流表示數(shù)為 ______A，R2阻值為 ______Ω。一段時(shí)間后，觀察到電阻絲 ______所在錐形瓶中的溫度計(jì)示數(shù)升高的比較多；
（3）請(qǐng)分析“電爐工作時(shí)，電爐絲發(fā)熱明顯、而與電爐絲相連的導(dǎo)線發(fā)熱不明顯”：電爐絲的電流 ______導(dǎo)線的電流，電爐絲的電阻 ______導(dǎo)線的電阻。
【答案】B 電流電阻一定時(shí)，電熱和通電時(shí)間有關(guān)，時(shí)間越長(zhǎng)放熱越多。
左 當(dāng)電阻和通電時(shí)間一樣時(shí)，電熱和電流有關(guān)，電流越大，放熱越多。
實(shí)驗(yàn)中存在熱量損失 R2斷路 8 0.5 16 R2 等于 大于
【解析】
（1）開關(guān)閉合前，為保護(hù)電路，變阻器滑片在最大處，即B端。其他條件不變，通電10分鐘比通電5分鐘升溫多，說(shuō)明電流電阻一定時(shí)，電熱和通電時(shí)間有關(guān)，時(shí)間越長(zhǎng)放熱越多。要增大電流，需要減小電阻，所以滑片左移。電阻和通電時(shí)間一樣，電流大，升溫多，說(shuō)明當(dāng)電阻和通電時(shí)間一樣時(shí)，電熱和電流有關(guān)，電流越大，放熱越多。為用電熱加熱液體過(guò)程中存在熱量損失，無(wú)法精確定量。（2）電流表無(wú)示數(shù)，可能斷路，電壓表有示數(shù)，電壓表和電源相連，可能R2斷路。電壓表用大量程，分度值0.5V，示數(shù)為8V，電流表小量程，分度值0.02A，示數(shù)0.5A，R2阻值為。根據(jù)Q=I2Rt，串聯(lián)電流和通電時(shí)間相同，R2阻值大，放熱多，所以R2所在錐形瓶中的溫度計(jì)示數(shù)升高的比較多。（3）電爐在使用時(shí)，電爐絲和導(dǎo)線串聯(lián)，I電爐絲=I導(dǎo)線，通電時(shí)間t相同，根據(jù)Q=I2Rt，R電爐絲＞R導(dǎo)線，電流產(chǎn)生的熱量Q電爐絲＞Q導(dǎo)線，從而出現(xiàn)電爐絲熱得發(fā)紅，而與電爐絲相連的導(dǎo)線卻不怎么發(fā)熱的現(xiàn)象。
22．（2021山東青島中考）探究電流通過(guò)導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量的多少與什么因素有關(guān)
實(shí)驗(yàn)小組同學(xué)猜想：電流通過(guò)導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量可能與通過(guò)導(dǎo)體的電流、導(dǎo)體的電阻和通電時(shí)間有關(guān)。于是他們利用如圖器材進(jìn)行了探究實(shí)驗(yàn)。
甲、乙、丙三個(gè)裝置的透明容器中各有一段電阻絲，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。
（1）選用________組合，并將它們________聯(lián)接到電源兩端進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，可以探究電熱與電阻的關(guān)系。
（2）選用乙、丙組合，串聯(lián)接到電源兩端進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，可以探究電熱與________的關(guān)系，其中15Ω電阻的作用是________。
（3）選用乙、丙組合，串聯(lián)接到電源兩端進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)乙裝置U形管中液面無(wú)高度差，丙裝置U形管中液面有高度差，產(chǎn)生此現(xiàn)象的原因可能是乙裝置________。
【答案】甲乙 串 電流 分流 電阻出現(xiàn)斷路
【解析】
（1）要探究導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量的多少與電阻大小是否有關(guān)，應(yīng)控制電流和通電時(shí)間一定，而電阻不同，由圖可知應(yīng)選用甲和乙兩容器，將它們串聯(lián)接到電源兩端。（2）選用乙、丙組合，串聯(lián)接到電源兩端進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，兩個(gè)容器內(nèi)電阻相等，乙容器中15Ω的電阻和5Ω的電阻并聯(lián)，由串并聯(lián)電路的特點(diǎn)可知通過(guò)兩個(gè)容器內(nèi)電阻的電流不相等，可以探究電熱與電流的關(guān)系。由并聯(lián)分流的特點(diǎn)可知，15Ω電阻起到分流的作用。（3）選用乙、丙組合，串聯(lián)接到電源兩端進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，乙裝置U形管中液面無(wú)高度差，丙裝置U形管中液面有高度差，可能乙裝置電阻出現(xiàn)斷路，不會(huì)產(chǎn)生熱量，可能乙裝置漏氣。
23．（2021黑龍江中考）如圖甲所示為某高、低溫兩擋位電烤箱的內(nèi)部簡(jiǎn)化電路，S為手動(dòng)開關(guān)，S1為自動(dòng)控制開關(guān)，R1和R2均為電熱絲，圖乙是電烤箱正常工作時(shí)電流隨時(shí)間變化的圖像。求:
（1）高溫?fù)豕ぷ鲿r(shí)的功率；
（2）電熱絲R2的阻值；
（3）15min內(nèi)R1消耗的電能。
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】
解（1）高溫?fù)豕ぷ鲿r(shí)的功率
（2）當(dāng) S、S1閉合，兩電阻并聯(lián)，總電阻最小，根據(jù)可知，此時(shí)電功率最大，為高溫檔，那么當(dāng)S閉合時(shí)，為低溫檔，低溫檔的功率為
那么電熱絲R2的功率為
則電熱絲R2的阻值為
（3）15min內(nèi)R1消耗的電能
答：（1）高溫?fù)豕ぷ鲿r(shí)的功率；
（2）電熱絲R2的阻值為；
（3）15min內(nèi)R1消耗的電能。
24．（2021四川廣元中考）如圖甲所示，電源電壓恒定不變，滑動(dòng)變阻器R1的最大阻值是40Ω，小燈泡的額定電壓為6V，它的電流隨電壓變化的圖象如圖乙所示．
（1）當(dāng)只閉合開關(guān)S1時(shí)，將滑動(dòng)變阻器R1的滑片調(diào)到中點(diǎn)，此時(shí)小燈泡恰好正常發(fā)光，求電源電壓和小燈泡的額定功率；
（2）當(dāng)只閉合開關(guān)S2時(shí)，此時(shí)電流表的示數(shù)為0.4A，求電阻R2的阻值，小燈泡的實(shí)際功率；
（3）當(dāng)只閉合開關(guān)S2時(shí)，通電1min，求電流通過(guò)電阻R2產(chǎn)生的熱量。
【答案】（1）16V，3W；（2）30Ω，1.6W；（3）288J
【解析】
解：（1）當(dāng)只閉合開關(guān)S1時(shí)，將滑動(dòng)變阻器R1的滑片調(diào)到中點(diǎn)，燈泡與滑動(dòng)變阻器串聯(lián)，因串聯(lián)電路中各處的電流相等，且此時(shí)小燈泡恰好正常發(fā)光，所以，由圖乙可知，燈泡正常發(fā)光時(shí)電路中的電流
I=IL=0.5A
R1兩端的電壓
因串聯(lián)電路中總電壓等于各分電壓之和，所以，電源的電壓
U=UL+U1=6V+10V=16V
燈泡的額定功率
PL=ULIL=6V×0.5A=3W
（2）當(dāng)只閉合開關(guān)S2時(shí)，燈泡與R2串聯(lián)，電流表測(cè)電路中的電流，即I′=0.4A，由圖乙可知，此時(shí)燈泡兩端的電壓UL′=4V，此時(shí)R2兩端的電壓
U2=U﹣UL′=16V﹣4V=12V
電阻R2的阻值
小燈泡的實(shí)際功率
PL′=UL′I′=4V×0.4A=1.6W
（3）當(dāng)只閉合開關(guān)S2時(shí)，通電1min電流通過(guò)電阻R2產(chǎn)生的熱量
Q2=（I′）2R2t=（0.4A）2×30Ω×60s=288J
答：（1）電源電壓是16V，小燈泡的額定功率是3W；
（2）電阻R2的阻值是30Ω，小燈泡的實(shí)際功率是1.6W；
（3）電流通過(guò)電阻R2產(chǎn)生的熱量是288J。
熱風(fēng)溫度
額定功率
熱風(fēng)時(shí)；1000W
冷風(fēng)時(shí)：120W
額定電壓
220V
質(zhì)量

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第四節(jié) 科學(xué)探究：電流的熱效應(yīng)

版本： 滬科版（2024）

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