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2024-2025学年人教版物理九年级全一册考点分类专题易错题汇编培优练
专题18.4 焦耳定律（九大考点）
考点1 电流热效应的概念 1
考点2 利用电流的热效应工作的用电器 3
考点3 设计探究电流热效应的实验原理和电路图 5
考点4 探究电流产生热量与电阻的关系 7
考点5 探究电流产生热量与电流的关系 10
考点6 焦耳定律的公式及简单应用 12
考点7 焦耳定律的推导式及其应用 15
考点8 电热器的工作部分与导线的发热情况比较 19
考点9 利用焦耳定律的公式进行电热的比值计算 21
考点1 电流热效应的概念
【典例分析】（2024·河南商丘·模拟预测）小明家新买的电饭锅可实现“高温”“中温”和“低温”三挡的转换，其简化电路如图所示。R1和R2均为电热丝，S1和S2为温控开关，其中S2有A、B两个触点。已知R1=55Ω，R2=220Ω。电饭锅煮饭利用了电流的 效应；高温挡时通过干路的电流为 A；若某次煮饭过程中电饭锅在中温挡工作了15min，则此过程消耗的电能为 J。
答案： 热 5 7.92×105
规范解答：[1]电热丝通电时会产生热量，因此电饭锅煮饭利用了电流的热效应。
[2]开关S1闭合，S2接A时，电热丝R1和R2并联，干路中的电流
[3]开关S1闭合，S2接B时，电热丝R2被短路，电热丝R1工作，通过R1的电流
电饭锅在中温挡工作15min消耗的电能
【变式1-1】（2024·吉林长春·二模）世界上最先发现电流热效应的科学家是（　　）
A．安培 B．欧姆 C．焦耳 D．瓦特
答案：C
规范解答：焦耳是通过实验研究出电流热效应规律的科学家，故ABD不符合题意，C符合题意。
故选C。
【变式1-2】（2024·江苏盐城·中考真题）芯片体积小，元件密集。当芯片中有电流通过时，由于芯片元件有 ，不可避免地会产生热量，这种现象称为电流的 效应。为了不影响芯片的性能，通常让散热部件与芯片紧密结合，来降低芯片的温度，这是通过 的方式改变芯片内能。
答案： 电阻 热 热传递
规范解答：[1][2]由于芯片原件有电阻，电流通过导体时，导体发热是电能转化为内能，这种现象叫电流的热效应。
[3]散热部件与芯片紧密接触，热量通过热传递的方式传递给散热部件，从而起到降温作用。
【变式1-3】（2024·湖南永州·二模）小小的灯泡中蕴含着大大的智慧，下列关于白炽灯的说法，正确的是（　　）
A．白炽灯通电时会发热是由于电流的热效应
B．白炽灯发光时只将电能转化为光能
C．用久后灯丝会变细是由于发生了熔化现象
D．灯丝变细后电阻变小
答案：A
规范解答：AB．灯泡发光时，由于电流的热效应会发热，将电能转化为内能和光能，故A正确，B错误；
C．灯丝变细是由于发生了升华现象，故C错误；
D．灯丝变细后横截面积变小，电阻变大，故D错误。
故选A。
考点2 利用电流的热效应工作的用电器
【典例分析】（23-24九年级上·全国·单元测试）下列电器中，利用电流热效应工作的是（　　）
A．电视机 B．电暖气 C．电脑 D．计算器
答案：B
规范解答：利用电流热效应工作的用电器电能主要转化为内能。
A．电视机，利用电流处理信息，将电能转化为光能和声音，没有利用电流的热效应，故A不符合题意；
B．电暖气，工作时将电能转化为内能，利用了电流的热效应，故B符合题意；
C．电脑，利用电流处理信息，将电能转化为光能和声音，没有利用电流的热效应，故C不符合题意；
D．计算器，主要利用电流处理信息，没有利用电流的热效应，故D不符合题意；
故选B。
【变式2-1】（23-24九年级上·福建泉州·阶段练习）电热水器工作时是利用电流的 效应。当家里只有热水器工作时，2小时内电能表的示数由变为，热水器的平均功率为 kW。
答案： 热 1.35
规范解答：[1]电流通过导体时向外放出热量的现象叫做电流的热效应，电热水器是利用电流的热效应来工作的。
[2]由题意可知，2小时内电功为
家里只有热水器工作，热水器的平均功率为
【变式2-2】（2024·山东菏泽·中考真题）下列家用电器，利用电流的热效应工作的是（　　）
A．电冰箱 B．洗衣机 C．电脑 D．电饭煲
答案：D
规范解答：利用电流的热效应工作的用电器将电能转化为内能。
A．电冰箱将电能转化为内能与机械能，故A不符合题意；
B．洗衣机主要将电能转化为机械能，故B不符合题意；
C．电脑将电能转声能与光能等，故C不符合题意；
D．电饭煲将电能转化为内能，故D符合题意。
故选D。
【变式2-3】（2024·山东德州·一模）如图乙，是某型号电暖器。它有高温、低温两个挡位，其简化电路图如图丙所示。和均为发热电阻，其部分参数如图表甲所示。
额定电压 220V
额定功率 高温挡 2200W
低温挡 1100W
（1）该电暖器是利用电流的 效应工作的。当开关、均闭合时，电暖器处于 挡；
（2）该电暖器在低温挡正常工作时，电路中的电流是 A。在高温挡正常工作时，发热电阻的阻值是 Ω。
答案： 热 高温 5 44
规范解答：（1）[1]电暖器工作时是将电能转化为内能的电器，因此是利用电流的热效应工作的。
[2]开关S1和S2均闭合，R1和R2并联接入电路，根据并联电阻越并越小，及可知，当开关S1和S2均闭合，电暖器处于高温挡。
（2）[3]根据可知，该电暖器在低温挡正常工作时，电路中的电流是
[4]电暖气在高温挡的功率是R1和R2两电阻的功率之和，电暖气在低温挡工作时只有R1，即低温挡的功率即为电阻R1的功率，所以可得R2的功率为
所以R2的阻值为
考点3 设计探究电流热效应的实验原理和电路图
【典例分析】（2024·陕西西安·三模）如图所示，两个相同透明容器中密封着等量的空气。用该装置探究电流产生的热量与哪些因素有关时，下列说法正确的是（　　）
A．通电一段时间后，左侧U形管中液面高度差较大
B．通电后可探究电流产生的热量与电流大小的关系。
C．用U形管中液面高度差反映电流产生热量的多少
D．实验中U 形管中液面的高度差是由液体的热胀冷缩来反映的
答案：C
规范解答：A．两个电阻串联，通过两电阻的电流相等，通电时间相等，右边容器内的电阻大，由Q=I2Rt可知，右边容器中的电阻产生的热量多，温度升得较快；因此通电一段时间后，右侧U形管中液面的高度差更大，故A错误；
B．图中两个电阻串联，通过两电阻的电流相等，通电时间相等，电阻大小不相等，探究电流产生的热量与电阻的关系，故B错误；
CD．该实验装置是利用U形管中空气的热胀冷缩来反应产生热量的多少，虽然产生热量的多少不能直接观察，但可以通过U形管液面高度差的变化来反映，故C正确，D错误。
故选C。
【变式3-1】（22-23九年级上·山东菏泽·期末）用如图的装置探究影响电流热效应的因素，电阻丝R1和R2分别密封在两只完全相同的烧瓶中，且R1＞R2，瓶中装有质量相等初温相同的煤油。下列说法正确的是（　　）
A．该装置用来探究电流热效应与电流大小的关系
B．闭合开关后，装R2电阻丝的烧瓶中温度计示数上升较快
C．实验中，通过温度计示数的变化来比较电阻丝产生热量的多少
D．烧瓶内用煤油而不用水进行实验，是利用煤油的比热容大的特点
答案：C
规范解答：A．如图所示，R1、R2串联，电流大小相等，电阻大小不等，用来探究电流热效应与电阻大小的关系，故A错误；
B．闭合开关后，因为R1＞R2，根据焦耳定律，电流相等，通电时间相等，电阻大的，产生的热量多，温度计示数上升较快，故B错误；
C．瓶中装有质量相等初温相同的煤油，温度计示数变化大，说明吸收热量多，则电阻丝产生热量多，因此实验中，通过温度计示数的变化来比较电阻丝产生热量的多少，故C正确；
D．烧瓶内用煤油而不用水进行实验，是利用煤油的比热容小，吸收相同的温度，温度计示数改变大，现象明显，故D错误。
故选C。
【变式3-2】（23-24九年级上·湖北省直辖县级单位·期末）小明为了探究电流产生的热量与电流大小的关系，利用阻值相等的电阻丝R1、R2、R3，设计了如图甲所示电路，将电阻丝R3和 （填“R1”或“R2”）分别放在如图乙所示的两个相同装置中，实验通过U形管中 反映电阻丝产生热量的多少。

答案： R1 液面高度差
规范解答：[1]图中右侧两电阻并联后再与左侧电阻串联，三个电阻大小相等，根据并联和串联电路电流的规律，通过左侧电阻R1的电流大于通过右侧电阻R3的电流，而通电时间相同，故可以研究电流产生的热量与电流的关系，因此应把R3和R1分别放在如图乙所示的两个相同装置中。
[2]实验中可以通过分别观察两个U形管中液面高度差变化来比较电流通过电阻丝所产生热量的多少，液面的高度处越大，说明电阻产生的热量越多。
【变式3-3】（23-24九年级上·辽宁铁岭·期末）用如图所示的装置探究电流产生热量与 的关系。通电2min， （选填“左”或“右”）侧U形管液面高度变化更大。
答案： 电阻 右
规范解答：[1]用如图所示的装置，两电阻串联，闭合开关时，电流与通电时间相同，电阻不同，根据控制变量法，探究电流产生热量与电阻的关系。
[2]根据焦耳定律可知，在电流与通电时间相同时，导体产生热量与电阻成正比，图中，故通电2min，右边容器内电阻产生的热量多，右侧U形管液面高度变化更大。
考点4 探究电流产生热量与电阻的关系
【典例分析】（2024·河南新乡·模拟预测）如图所示是乐乐同学在探究焦耳定律的部分实验装置。已知，，两瓶中装有相同质量和初温的煤油，下列说法正确的是（　　）
A．探究电流通过导体产生的热量与电阻的关系时，应将两电阻丝串联在电路中
B．将两电阻丝并联在电路中，可以探究电流通过导体产生的热量与电流的关系
C．将两电阻丝串联在电路中，通电一段时间后，甲瓶中液体温度高
D．若串联电路中的电流为0.3A，则甲电阻丝在1min内产生的热量为540J
答案：A
规范解答：A．在探究电流通过导体产生的热量与电阻大小的关系时，应控制电流和通电时间相同，即要将两个电阻丝串联接入电路，故A正确；
B．探究电流通过导体产生的热量与电流的关系，需控制电阻和通电时间相等，两电阻丝并联在电路中，电流虽然不等，但电阻也是不相等的，故无法完成实验，故B错误；
C．将两电阻丝串联在电路中，通电两电阻的电流相等，由于R甲D．根据Q=I2Rt可知，当电流为0.3A，则甲电阻丝在1min内产生的热量为
Q=I2R甲t=(0.3A)2×10Ω×1×60s=54J
故D错误。
故选A。
【变式4-1】（23-24九年级下·湖北武汉·阶段练习）如图所示，在探究电流通过导体时产生热量的多少跟什么因索有关的实验装置中，两个透明容器中分别接入了电阻丝R1和R2，且密封着等量的空气。将导线a和b接入电路进行实验，下列说法正确的是（　　）

A．由于液体的热胀冷缩冷缩，U形管中液面高度会发生变化
B．若R1和R2阻值相等，则可以探究电流通过导体产生的热量与电流的关系
C．若R1和R2阻值不相等，则可以探究电流通过导体产生的热量与电阻的关系
D．若R1和R2阻值不相等，则无法探究电流通过导体产生的热量与通电时间的关系
答案：B
规范解答：A．U形管液面高度变化是从电阻丝放热，容器内空气吸收热量膨胀造成的，故A错误；
B．图中，右侧两电阻并联后再与左侧电阻串联，若R1和R2阻值相等，根据并联和串联电路电流的规律，通过左侧容器中电阻的电流大于通过右侧容器中电阻的电流，通电时间相同，则可以探究电流通过导体产生的热量与电流的关系，故B正确；
C．探究电流通过导体产生的热量与电阻的关系，要控制电流和通电时间相同；图中，右侧两电阻并联后再与左侧电阻串联，容器内两电阻大小相等，根据并联和串联电路电流的规律，通过左侧容器中电阻的电流大于通过右侧容器中电阻的电流，故不能探究电流通过导体产生的热量与电阻的关系，故C错误；
D．在实验过程中，通过开关的闭合和断开可以改变电路中通过电流的时间，能探究电流通过导体产生的热量与通电时间的关系，故D错误。
故选B。
【变式4-2】（2024·广东佛山·三模）如图所示的装置，两段阻值不同的电阻丝 R 和 （）分别密封在两个完全相同的烧瓶中，并通过短玻璃管与两个相同的气球相连。此装置可探究电流产生的热量与 的关系，电流产生的热量多少可通过观察 来判断。电阻使烧瓶内气体内能变大是通过 的方式来实现的。
答案： 电阻 气球的膨胀程度 热传递
规范解答：[1]由图可知，两段阻值不同的电阻丝串联，电流和通电时间相同，电阻不同，气球膨胀程度不同，即电流通过导体产生的热量不同，此装置可探究电流产生的热量与电阻的关系。
[2]实验中电流产生的热量多少可通过观察气球的膨胀程度来判断，采用了转换法。
[3]改变物体内能的方式有两种，做功和热传递，电阻使烧瓶内气体内能变大是通过热传递的方式来实现的，热量从电阻传递给空气。
【变式4-3】（2024·黑龙江哈尔滨·三模）如图，在烧瓶中分别装入200g的液体，用带有温度计的胶塞密封，串联接入电路中。对比烧瓶A与烧瓶 ，可探究“电阻丝产生的热量与电阻大小的关系”；通电一段时间后，瓶中液体都没有沸腾， 瓶中的液体升温最慢。
答案： B A
规范解答：[1]三个电阻丝串联，电流相等，要探究“电阻丝产生的热量与电阻大小的关系”应使不同阻值的电阻丝，加热相同液体，加热相同时间观察液体升温情况，则应对比烧瓶A与烧瓶B。
[2]三个电阻丝串联，电流相等，电阻越大，相同时间产生热量越多，则烧瓶A中产生热量最少，而水的比热容大于煤油，根据可知，热量越少，比热容越大，升温越慢，则A瓶中的液体升温最慢。
考点5 探究电流产生热量与电流的关系
【典例分析】（22-23九年级上·内蒙古包头·期末）如图所示，在探究“电流通过导体时产生热量的多少与哪些因素有关”的实验中，两个透明容器中密封着等质量的空气。下列说法错误的是（　　）
A．U形管内液面高度变化是由管中液体热胀冷缩引起的
B．图甲是探究电流产生的热量与电流大小关系的实验
C．图乙中通电一段时间后右边U形管内液面高度差比左边大
D．图甲中通电一段时间后左、右两个容器内电阻丝产生的热量之比为4：1
答案：A
规范解答：A．U形管内液面高度变化是由容器内气体受热膨胀引起的，故A错误，符合题意；
BD．由图甲可知，两个5Ω的电阻并联后与另一个5Ω的电阻串联，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5Ω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，所以通过右边容器中的电阻的电流是通过左侧电阻的电流的一半，即，所以甲实验是研究电流产生的热量与电流的关系，由可知，通电一段时间后左、右两个容器内电阻丝产生的热量之比
故BD正确，不符合题意；
C．乙装置中，容器中的两个电阻丝串联，通过它们的电流、通电时间都相同，左边容器中的电阻小于右边容器中的电阻，由可知，在电流和通电时间相同时，电阻越大，产生的热量越多，右边容器中的电阻产生的热量多，所以右侧容器内U形管中液面高度差大，故C正确，不符合题意。
故选A。
【变式5-1】（2024·黑龙江鸡西·中考真题）如图是“探究通电导体产生的热量与 大小关系”的实验装置。通过左侧容器中电阻丝的电流为0.4A，在1min内电流通过右侧容器中电阻丝产生的热量为 J。
答案： 电流 12
规范解答：[1]右侧两个电阻并联，然后与左侧电阻串联，根据并联电路电流规律可知，所以通过左侧容器内电阻的电流大于右侧容器内的电流，两个容器内的电阻值都是，通电相同时间，所以探究的是电流产生热量与电流大小的关系。
[2]如果通过左侧容器中电阻丝的电流是0.4A，根据并联电路的电流特点，通过右侧容器中电阻丝的电流是
1min内电流通过右侧容器中电阻丝产生的热量为
【变式5-2】（23-24九年级下·云南昭通·阶段练习）如图是探究电流通过导体产生的热量与 关系的实验装置，实验中用U形管内液面的 反映导体产生热量的多少。
答案： 电流 高度差
规范解答：[1]装置中乙容器中两个5Ω的电阻并联后再与甲容器中一个5Ω的电阻串联，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I右=I左，乙容器中两个5Ω的电阻并联，根据并联电路的电流特点知
I右=I1+I2
两电阻阻值相等，则支路中电流相等，I1=I2，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，即是研究电流产生的热量与电流的关系。
[2]据实验装置可知，电流通过导体产生热量使容器中的空气受热膨胀，从而导致U形管中的液面会发生变化，虽然产生热量的多少不能直接观察，但可以通过U形管液面高度差的变化来反映电流通过导体产生热量的多少，这种研究方法叫转换法。
【变式5-3】（2024·云南文山·二模）用如图所示的实验装置探究“电流通过导体产生的热量与电阻的关系”时，下列说法正确的是（　　）
A．为达到实验目的，选用的两电阻丝的阻值相等
B．通过观察温度计示数的变化比较电流产生的热量的多少
C．选择比热容较大的液体作为被加热物体，实验现象会更明显
D．该实验装置不能用来探究导体产生的热量与电流的关系
答案：B
规范解答：A．图中两电阻串联，通过的电流和通电时间相同，研究电流通过导体产生的热量与电阻的关系，要控制电流和通电时间相同，而选用的两电阻丝的阻值不相等，故A错误；
B．由转换法，通过观察温度计示数的变化比较电流产生的热量的多少，故B正确；
C．根据得，在其它条件相同时，选择比热容较小的液体作为被加热物体，实验现象会更明显，故C错误；
D．以上面装置中的任一电阻丝作为研究对象（电阻不变），在控制时间相同的条件下，移动变阻器的滑片改变电路的电流大小，该实验装置可用来探究导体产生的热量与电流的关系，故D错误。
故选B。
考点6 焦耳定律的公式及简单应用
【典例分析】（23-24九年级下·福建莆田·阶段练习）将两根发热电阻丝串联起来接在电路中，如图所示，若，经过足够长的时间，则先被点燃的火柴是（ ）
A．火柴甲 B．火柴乙 C．同时点燃 D．无法确定
答案：B
规范解答：因为两电热丝R1、R2串联，所以通过它们的电流和通电时间都相同；根据焦耳定律Q=I2Rt可知，在电流和通电时间一定时，电阻越大产生的热量越多；因为R1＜R2，所以Q1＜Q2，电炉丝R2的温度高，火柴先被点燃。
故选B。
【变式6-1】（2024·陕西西安·模拟预测）如图所示的电路中，电源电压保持不变，定值电阻。当开关闭合，断开时，电流表的示数为；再闭合开关，电流表的示数变化了。则电源电压 ，定值电阻的阻值为 。当开关S、都闭合时，通电，整个电路消耗的电能为 J，定值电阻产生的热量为 J。
答案： 6 30 180 72
规范解答：[1]当开关闭合，断开时，电路为R1的简单电路，则电源电压为
[2]再闭合开关，则两电阻并联，并联电路各支路之间互不影响，则通过R2的电流为0.2A，定值电阻的阻值为
[3]当开关S、都闭合时，通电，整个电路消耗的电能为
[4]定值电阻产生的热量为
【变式6-2】（2024·江苏扬州·二模）如图甲、乙所示，相同容器中装有质量相同的纯净水，用不同电加热器加热，忽略散热损失，得到如图丙所示的水温与加热时间的图像，下列说法正确的是（　　）
A．加热相同时间，两容器中水吸收的热量相同
B．吸收相同的热量，甲容器中水的末温比乙容器中水的末温高
C．升高相同温度，甲、乙容器中水吸热之比为2∶3
D．甲、乙两容器中加热器的电阻之R1和R2比为2∶3
答案：D
规范解答：A．由图丙可知，加热相同时间，甲、乙升高的温度不同，而甲、乙容器内水的质量相同，根据Q吸=cm t可知，量容器内 水吸收热量不相同，故A错误；
B．根据题意可知，甲、乙容器内水的质量相同，由可知，吸收相同的热量，甲、乙容器内水升高的温度相同，由于水的初温相同，所以甲、乙容器内水的末温相同，故B错误；
C．甲、乙容器内水的质量相同，升高的温度相同，由Q吸=cm t可知，甲、乙容器内水吸收的热量相同，即吸热之比为1∶1，故C错误；
D．由图丙可知，水的温度从20℃升高到40℃时，甲的加热时间为2min，乙的加热时间为3min； 两容器中水的质量相同，升高的温度相同，由Q吸=cm t可知，两杯水吸收的热量相同，由于忽略散热损失，所以两加热器 放出的热量也相同，即Q1=Q2，由
可知甲、乙两容器中加热器的电阻之比
故D正确。
故选D。
【变式6-3】（2024·安徽六安·一模）如图所示电路，，，开关闭合后，通过R2的电流为2A，则R2通电1min产生的热量是 J。
答案：720
规范解答：R2通电1min产生的热量
Q=I22R2t=(2A)2×3Ω×60s=720J
考点7 焦耳定律的推导式及其应用
【典例分析】（23-24九年级下·安徽淮北·阶段练习）如图所示的是某型号电暖气的简化电路图，其中R1、R2为加热电阻丝，R1=55Ω，R2=44Ω。该电暖气工作时分高温、中温、低温三挡。下列说法中正确的是（　　）
A．若要使电暖气在“低温挡”工作，只需要闭合开关S2
B．电暖气在“中温挡”正常工作时功率为880W
C．电暖气在“高温挡”正常工作5min，电路产生的热量为5.94×105J
D．闭合开关S1、S2时，通过R1、R2的电流之比为5∶4
答案：C
规范解答：AB．当开关闭合、断开时，只有工作，当开关闭合、断开时，只有工作，当开关、都闭合时，、并联；根据并联电路的电阻特点可知，当开关、都闭合时，、并联，电路中的总电阻最小，由可知，电路中的总功率最大，电暖气处于高温挡；由于，所以，当开关闭合、断开时，只有工作，电路中的总电阻最大，总功率最小，电暖气处于低温挡，当开关闭合、断开时，只有工作，电暖气处于中温挡，所以电暖气在“中温挡”正常工作时，接入电路的电阻丝阻值为，电功率
故AB错误；
C．当开关、都闭合时，、并联，电路中的总功率最大，电暖气处于高温挡；高温挡的电功率
电暖气在“高温挡”正常工作5分钟，电路产生的热量
故C正确；
D．闭合、时，、并联，根据并联电路的特点可知，、两端的电压相等，都等于电源电压，通过、的电流之比
故D错误。
故选C。
【变式7-1】（2024·黑龙江绥化·中考真题）一款电热水龙头的简化电路如图甲所示，表格是它铭牌上的参数。电源电压恒定不变，和为发热电阻，当开关S、均闭合时，通电20s电热水龙头产生的热量是 J。电阻和的阻值之比是 。
额定电压 220V
额定功率 高温挡 2200W
低温挡 440W
答案： 44000 1∶4
规范解答：[1]由图甲知，两个开关都闭合时，两个电阻并联在电路中，电路的总电阻较小，据知，电路的总功率较大，是高温挡；开关S闭合，S1断开时，电路中只有R2工作，电路的电阻较大，据知，电路的总功率较小，是低温挡。两个开关都闭合时，通电20s，电热水龙头产生的热量
[2]R2的阻值
高温挡时，R1消耗的电功率
P1=P高温-P低温=2200W-440W=1760WR1的阻值
所以R1和R2的阻值之比
【变式7-2】（2024·四川成都·中考真题）小张想设计一个有“低温”、“中温”和“高温”三个挡位的电加热器，其电路图如图所示，电源电压为220V，R1、R2是电热丝，开关S接触相邻的两个触点。她准备了三根电热丝，R1=242Ω，另外两根电热丝的阻值分别是121Ω和242Ω，R2应该选取阻值为 Ω的电热丝。开关S接触“1”、“2”两个触点时，通电1min，电流产生的热量是 J。
答案： 121 1.2×104
规范解答：[1]由电路图可知，开关S接触3、4两个触点时，电路为R2的简单电路；开关S接触2、3两个触点时，R1与R2并联；开关S接触1、2两个触点时，电路为R1的简单电路；因并联电路中总电阻小于任何一个分电阻，由可知，开关S接触2、3两个触点时，为高温挡；由于电加热器有“低温”、“中温”和“高温”三个挡位，所以R1与R2的阻值应该不同，所以R2应该选取阻值为121Ω。
[2]开关S接触“1”、“2”两个触点时，电路为R1的简单电路，通电1min，电流产生的热量
【变式7-3】（2024·重庆·中考真题）小刘同学利用如图所示的电路测量电阻R的阻值。闭合开关S，将滑片P移至某一位置时，电压表示数为2V，电流表示数为0.4A。下列说法正确的是（　　）
A．图中的甲是电压表、乙是电流表
B．将滑片P向左移时R的功率增大
C．一次实验就能精确测出R的阻值
D．电流0.4A时，R一分钟发热0.8J
答案：B
规范解答：A．由于使用电流表时，电流表应与被测电路串联，所以甲表为电流表；使用电压表时，电压表应与被测电路并联，所以乙表为电压表，故A错误；
B．分析电路图可知，滑动变阻器与电阻R串联，将滑片P向左移时，滑动变阻器接入电路中阻值减小，由可知，电路中电流增大，由P=I2R可知，R的功率增大，故B正确；
C．为了减小测量误差，应多次测量R的电阻，求平均值，故C错误；
D．将滑片P移至某一位置时，电压表示数为2V，电流表示数为0.4A，R一分钟发热
Q=W=UIt=2V×0.4A×60s=48J
故D错误。
故选B。
考点8 电热器的工作部分与导线的发热情况比较
【典例分析】（2024·广东佛山·二模）家用电灭蚊器的发热体是PTC材料，其电阻随温变变化如图所示，通电时发热体产生热量，属于电流的 效应，与其连接的导线却几乎不发热是因为导线的 比较小；发热体温度从20℃升高到60℃的过程中，其电功率的大小变化情况是 。
答案： 热 电阻 先变大后变小
规范解答：[1]通电时发热体产生热量，电能转化为内能，这是电流的热效应。
[2]与其连接的导线是串联，根据知，在电流和通电时间都相同时，导线却几乎不发热是因为导线的电阻比较小。
[3]根据图象可知，电阻先变小后变大，根据知，在电压一定时，其电功率的大小变化情况是先变大后变小。
【变式8-1】（2024·湖北·三模）如图，甲、乙两容器中分别装有10Ω和5Ω的电加热器，将相同质量的水和食用油分别装入甲、乙两个容器中，然后通电加热。
（1）甲乙图两电阻串联的目的是控制通电时间和 相同；据此我们可以对“电炉丝热得发红，而与它相连的导线却不热”作出的合理解释是 （请按照“……据，……”的格式表述）；
（2）每隔一定时间测量一下液体的温度，从而得到水和食用油的温度随时间变化图像（如图丙）。由图丙可知：水沸腾时吸热，温度 （选填“升高”、“不变”或“降低”）；加热2min水吸收的热量 （选填“大于”、“等于”或“小于”）食用油吸收的热量；
（3）食用油的比热容为 （假设电加热器放出的热量全部被液体吸收）。
答案： 电流 见解析 不变 大于
规范解答：（1）[1][2]甲乙图两电阻串联，根据串联电路电流特点可知，可以控制通电时间和电流相同；通过电炉丝的电流等于通过导线的电流，工作时间相同，而电炉丝电阻远大于导线电阻，根据公式可知，电流通过电炉丝产生的热量远大于导线产生的热量，所以电炉丝热得发红，而与它相连的导线却不热。
（2）[3][4]由图丙可知：水沸腾时吸收热量，但温度不变；水中电加热器电阻大于食用油内电加热器电阻，由于电流和时间相同，根据公式可知，水中电加热器放出的热量大于食用油中加热器放出的热量，则水吸收的热量大于食用油吸收的热量。
（3）[5]图丙1是水，图2是食用油；加热0~4min，由图像结合公式得，10Ω的电阻产生的热量为5Ω的2倍，加热器放出的热量全部被液体吸收，则水吸收的热量是食用油的热量的2倍，水温度升高
食用油温度升高
水和食用油质量相同，由
解得：。
【变式8-2】（23-24九年级上·北京·阶段练习）电热水壶通电后不久就能把水烧开，而与电热水壶相连的导线却不是很热，主要原因是（　　）
A．通过导线的电流较大
B．通过电热水壶的电流较大
C．导线的电阻比电热水壶的电阻小，相同时间内产生的热量较少
D．电热水壶的电阻比导线的电阻小，相同时间内产生的热量较少
答案：C
规范解答：电热水壶和导线在电路中是串联，通过它们的电流相同，在通电时间相同的情况下，因为导线的电阻远远小于电热水壶的电阻，由焦耳定律可知，电热水壶产生的热量远远大于导线产生的热量。故ABD不符合题意，C符合题意。
故选C。
【变式8-3】（23-24九年级上·福建漳州·阶段练习）电炉丝通电后热得发红，而跟电炉丝连接的铜导线却不怎么热，这是因为（　　）
A．铜导线有绝缘层，所以不怎么热
B．铜导线不消耗电能，所以不容易热
C．通过电炉丝的电流比通过铜导线的电流大
D．铜导线的电阻小， 因而产生的热量少，而电炉丝电阻大产生的热量多
答案：D
规范解答：AB．电炉丝工作过程中，消耗了电能，电能转化为内能，从而使电炉丝和铜导线发热。而电炉丝比导线更热，主要与通过的电流大小、电阻大小以及通电时间有关，而与传热快慢、有无绝缘层没有直接关系，故AB不符合题意；
CD．因为电炉丝的电阻比铜导线的电阻大，根据Q=I2Rt可知，在电流、时间相等的条件下，电阻大的产生的热量多。由于电炉丝和连接的铜导线串联在电路中，所以电炉丝中的电流与导线中的电流一样大，当通电时间相同，且R电炉丝>R导线，根据Q=I2Rt可知，相同时间内铜导线产生的热量小于电炉丝产生的热量，故D符合题意，C不符合题意。
故选D。
考点9 利用焦耳定律的公式进行电热的比值计算
【典例分析】（2024·四川广元·中考真题）如图是“扬帆”学习小组对小灯泡L和定值电阻R的阻值进行测量后，根据实验数据作出的图像。若将L和R串联接在8V的电源两端，L与R的电阻之比为 ；若将L和R并联在2V的电源两端，在1min内，L与R产生的热量之比为 。
答案：
规范解答：[1]将L和R串联接在8V的电源两端，电流相同，L和R两端的电压之和为8V，根据图像，发现，当电流大小为0.2A时，L和R两端的电压之和为8V，此时电压之比为，串联电路电压之比等于电阻之比，则L与R的电阻之比为。
[2]若将L和R并联在2V的电源两端，流过L的电流为0.15A，流过R的电流为0.1A，L与R的电流之比为，因为小灯泡L和定值电阻R都是纯电阻电路，在并联电路中热量之比等于电流之比，在1min内，L与R产生的热量之比为。
【变式9-1】（22-23九年级下·广东梅州·开学考试）有两条电阻丝，它们的电阻之比是2∶1，把它们串联接入电压为U的电路中，则在相等的时间里，它们放出的热量之比是（　　）
A．1∶2 B．2∶1 C．1∶4 D．4∶1
答案：B
规范解答：把它们串联接入电压为U的电路中，根据串联电路的电流规律，电流处处相等，则流过两条电阻丝的电流大小相等，而且时间也是相等的，电阻阻值比为2∶1，根据焦耳定律的公式可知，在相等的时间里，它们放出的热量之比为
它们放出的热量之比是2∶1，故ACD不符合题意，B符合题意。
故选B。
【变式9-2】（23-24九年级下·江苏南京·阶段练习）如图所示电路，电源电压恒定。当开关S1、S2断开，S3闭合时，电流表示数为0.4A，电压表示数为4V；当开关S1、S2闭合，S3断开时，电压表示数为12V，此时电流表示数为 A。则该电路的电源电压为 V，电阻R1在前后两电路中各工作2min产生的电热之比为 。
答案： 1.8 12 4:9
规范解答：[1][2]当开关S1、S2断开，S3闭合时，分析电路图可知，电源电压恒定，R1和R2串联，电流表的示数为0.4A，电压表测R2两端的电压，示数为4V，则R2的阻值为
当开关S1、S2闭合，S3断开时，R1和R2并联，电压表测电源电压，示数为12V，则R2的阻值为
R1和R2并联时，电流表测干路电流，示数为
[3]电阻R1在前后两电路中各工作2min产生的电热为
Q1=I2R1t=(0.4A)2×20Ω×2×60s=384J
【变式9-3】（2023·重庆渝中·二模）如图所示，在串联电路中有两个装有等质量煤油的密闭烧瓶A、B，两个烧瓶中分别放有加热电阻丝RA和RB，闭合开关后经过一段时间烧瓶A、B中的温度计示数分别为40℃和60℃。已知温度计初始温度均为20℃。则电阻RA和RB的比值为（　　）
A．1∶2 B．2∶3 C．2∶1 D．3∶2
答案：A
规范解答：由题意知两电阻丝串联，电流相同，通电时间相同，但电阻阻值不同，A、B的质量相同，则吸收的热量之比
由题意可知，吸收的热量等于电阻产生的热量，根据焦耳定律得
故选A。2024-2025学年人教版物理九年级全一册考点分类专题易错题汇编培优练
专题18.4 焦耳定律（九大考点）
考点1 电流热效应的概念 1
考点2 利用电流的热效应工作的用电器 2
考点3 设计探究电流热效应的实验原理和电路图 3
考点4 探究电流产生热量与电阻的关系 4
考点5 探究电流产生热量与电流的关系 6
考点6 焦耳定律的公式及简单应用 7
考点7 焦耳定律的推导式及其应用 9
考点8 电热器的工作部分与导线的发热情况比较 10
考点9 利用焦耳定律的公式进行电热的比值计算 12
考点1 电流热效应的概念
【典例分析】（2024·河南商丘·模拟预测）小明家新买的电饭锅可实现“高温”“中温”和“低温”三挡的转换，其简化电路如图所示。R1和R2均为电热丝，S1和S2为温控开关，其中S2有A、B两个触点。已知R1=55Ω，R2=220Ω。电饭锅煮饭利用了电流的 效应；高温挡时通过干路的电流为 A；若某次煮饭过程中电饭锅在中温挡工作了15min，则此过程消耗的电能为 J。
【变式1-1】（2024·吉林长春·二模）世界上最先发现电流热效应的科学家是（　　）
A．安培 B．欧姆 C．焦耳 D．瓦特
【变式1-2】（2024·江苏盐城·中考真题）芯片体积小，元件密集。当芯片中有电流通过时，由于芯片元件有 ，不可避免地会产生热量，这种现象称为电流的 效应。为了不影响芯片的性能，通常让散热部件与芯片紧密结合，来降低芯片的温度，这是通过 的方式改变芯片内能。
【变式1-3】（2024·湖南永州·二模）小小的灯泡中蕴含着大大的智慧，下列关于白炽灯的说法，正确的是（　　）
A．白炽灯通电时会发热是由于电流的热效应
B．白炽灯发光时只将电能转化为光能
C．用久后灯丝会变细是由于发生了熔化现象
D．灯丝变细后电阻变小
考点2 利用电流的热效应工作的用电器
【典例分析】（23-24九年级上·全国·单元测试）下列电器中，利用电流热效应工作的是（　　）
A．电视机 B．电暖气 C．电脑 D．计算器
【变式2-1】（23-24九年级上·福建泉州·阶段练习）电热水器工作时是利用电流的 效应。当家里只有热水器工作时，2小时内电能表的示数由变为，热水器的平均功率为 kW。
【变式2-2】（2024·山东菏泽·中考真题）下列家用电器，利用电流的热效应工作的是（　　）
A．电冰箱 B．洗衣机 C．电脑 D．电饭煲
【变式2-3】（2024·山东德州·一模）如图乙，是某型号电暖器。它有高温、低温两个挡位，其简化电路图如图丙所示。和均为发热电阻，其部分参数如图表甲所示。
额定电压 220V
额定功率 高温挡 2200W
低温挡 1100W
（1）该电暖器是利用电流的 效应工作的。当开关、均闭合时，电暖器处于 挡；
（2）该电暖器在低温挡正常工作时，电路中的电流是 A。在高温挡正常工作时，发热电阻的阻值是 Ω。
考点3 设计探究电流热效应的实验原理和电路图
【典例分析】（2024·陕西西安·三模）如图所示，两个相同透明容器中密封着等量的空气。用该装置探究电流产生的热量与哪些因素有关时，下列说法正确的是（　　）
A．通电一段时间后，左侧U形管中液面高度差较大
B．通电后可探究电流产生的热量与电流大小的关系。
C．用U形管中液面高度差反映电流产生热量的多少
D．实验中U 形管中液面的高度差是由液体的热胀冷缩来反映的
【变式3-1】（22-23九年级上·山东菏泽·期末）用如图的装置探究影响电流热效应的因素，电阻丝R1和R2分别密封在两只完全相同的烧瓶中，且R1＞R2，瓶中装有质量相等初温相同的煤油。下列说法正确的是（　　）
A．该装置用来探究电流热效应与电流大小的关系
B．闭合开关后，装R2电阻丝的烧瓶中温度计示数上升较快
C．实验中，通过温度计示数的变化来比较电阻丝产生热量的多少
D．烧瓶内用煤油而不用水进行实验，是利用煤油的比热容大的特点
【变式3-2】（23-24九年级上·湖北省直辖县级单位·期末）小明为了探究电流产生的热量与电流大小的关系，利用阻值相等的电阻丝R1、R2、R3，设计了如图甲所示电路，将电阻丝R3和 （填“R1”或“R2”）分别放在如图乙所示的两个相同装置中，实验通过U形管中 反映电阻丝产生热量的多少。

【变式3-3】（23-24九年级上·辽宁铁岭·期末）用如图所示的装置探究电流产生热量与 的关系。通电2min， （选填“左”或“右”）侧U形管液面高度变化更大。
考点4 探究电流产生热量与电阻的关系
【典例分析】（2024·河南新乡·模拟预测）如图所示是乐乐同学在探究焦耳定律的部分实验装置。已知，，两瓶中装有相同质量和初温的煤油，下列说法正确的是（　　）
A．探究电流通过导体产生的热量与电阻的关系时，应将两电阻丝串联在电路中
B．将两电阻丝并联在电路中，可以探究电流通过导体产生的热量与电流的关系
C．将两电阻丝串联在电路中，通电一段时间后，甲瓶中液体温度高
D．若串联电路中的电流为0.3A，则甲电阻丝在1min内产生的热量为540J
【变式4-1】（23-24九年级下·湖北武汉·阶段练习）如图所示，在探究电流通过导体时产生热量的多少跟什么因索有关的实验装置中，两个透明容器中分别接入了电阻丝R1和R2，且密封着等量的空气。将导线a和b接入电路进行实验，下列说法正确的是（　　）

A．由于液体的热胀冷缩冷缩，U形管中液面高度会发生变化
B．若R1和R2阻值相等，则可以探究电流通过导体产生的热量与电流的关系
C．若R1和R2阻值不相等，则可以探究电流通过导体产生的热量与电阻的关系
D．若R1和R2阻值不相等，则无法探究电流通过导体产生的热量与通电时间的关系
【变式4-2】（2024·广东佛山·三模）如图所示的装置，两段阻值不同的电阻丝 R 和 （）分别密封在两个完全相同的烧瓶中，并通过短玻璃管与两个相同的气球相连。此装置可探究电流产生的热量与 的关系，电流产生的热量多少可通过观察 来判断。电阻使烧瓶内气体内能变大是通过 的方式来实现的。
【变式4-3】（2024·黑龙江哈尔滨·三模）如图，在烧瓶中分别装入200g的液体，用带有温度计的胶塞密封，串联接入电路中。对比烧瓶A与烧瓶 ，可探究“电阻丝产生的热量与电阻大小的关系”；通电一段时间后，瓶中液体都没有沸腾， 瓶中的液体升温最慢。
考点5 探究电流产生热量与电流的关系
【典例分析】（22-23九年级上·内蒙古包头·期末）如图所示，在探究“电流通过导体时产生热量的多少与哪些因素有关”的实验中，两个透明容器中密封着等质量的空气。下列说法错误的是（　　）
A．U形管内液面高度变化是由管中液体热胀冷缩引起的
B．图甲是探究电流产生的热量与电流大小关系的实验
C．图乙中通电一段时间后右边U形管内液面高度差比左边大
D．图甲中通电一段时间后左、右两个容器内电阻丝产生的热量之比为4：1
【变式5-1】（2024·黑龙江鸡西·中考真题）如图是“探究通电导体产生的热量与 大小关系”的实验装置。通过左侧容器中电阻丝的电流为0.4A，在1min内电流通过右侧容器中电阻丝产生的热量为 J。
【变式5-2】（23-24九年级下·云南昭通·阶段练习）如图是探究电流通过导体产生的热量与 关系的实验装置，实验中用U形管内液面的 反映导体产生热量的多少。
【变式5-3】（2024·云南文山·二模）用如图所示的实验装置探究“电流通过导体产生的热量与电阻的关系”时，下列说法正确的是（　　）
A．为达到实验目的，选用的两电阻丝的阻值相等
B．通过观察温度计示数的变化比较电流产生的热量的多少
C．选择比热容较大的液体作为被加热物体，实验现象会更明显
D．该实验装置不能用来探究导体产生的热量与电流的关系
考点6 焦耳定律的公式及简单应用
【典例分析】（23-24九年级下·福建莆田·阶段练习）将两根发热电阻丝串联起来接在电路中，如图所示，若，经过足够长的时间，则先被点燃的火柴是（ ）
A．火柴甲 B．火柴乙 C．同时点燃 D．无法确定
【变式6-1】（2024·陕西西安·模拟预测）如图所示的电路中，电源电压保持不变，定值电阻。当开关闭合，断开时，电流表的示数为；再闭合开关，电流表的示数变化了。则电源电压 ，定值电阻的阻值为 。当开关S、都闭合时，通电，整个电路消耗的电能为 J，定值电阻产生的热量为 J。
【变式6-2】（2024·江苏扬州·二模）如图甲、乙所示，相同容器中装有质量相同的纯净水，用不同电加热器加热，忽略散热损失，得到如图丙所示的水温与加热时间的图像，下列说法正确的是（　　）
A．加热相同时间，两容器中水吸收的热量相同
B．吸收相同的热量，甲容器中水的末温比乙容器中水的末温高
C．升高相同温度，甲、乙容器中水吸热之比为2∶3
D．甲、乙两容器中加热器的电阻之R1和R2比为2∶3
【变式6-3】（2024·安徽六安·一模）如图所示电路，，，开关闭合后，通过R2的电流为2A，则R2通电1min产生的热量是 J。
考点7 焦耳定律的推导式及其应用
【典例分析】（23-24九年级下·安徽淮北·阶段练习）如图所示的是某型号电暖气的简化电路图，其中R1、R2为加热电阻丝，R1=55Ω，R2=44Ω。该电暖气工作时分高温、中温、低温三挡。下列说法中正确的是（　　）
A．若要使电暖气在“低温挡”工作，只需要闭合开关S2
B．电暖气在“中温挡”正常工作时功率为880W
C．电暖气在“高温挡”正常工作5min，电路产生的热量为5.94×105J
D．闭合开关S1、S2时，通过R1、R2的电流之比为5∶4
【变式7-1】（2024·黑龙江绥化·中考真题）一款电热水龙头的简化电路如图甲所示，表格是它铭牌上的参数。电源电压恒定不变，和为发热电阻，当开关S、均闭合时，通电20s电热水龙头产生的热量是 J。电阻和的阻值之比是 。
额定电压 220V
额定功率 高温挡 2200W
低温挡 440W
【变式7-2】（2024·四川成都·中考真题）小张想设计一个有“低温”、“中温”和“高温”三个挡位的电加热器，其电路图如图所示，电源电压为220V，R1、R2是电热丝，开关S接触相邻的两个触点。她准备了三根电热丝，R1=242Ω，另外两根电热丝的阻值分别是121Ω和242Ω，R2应该选取阻值为 Ω的电热丝。开关S接触“1”、“2”两个触点时，通电1min，电流产生的热量是 J。
【变式7-3】（2024·重庆·中考真题）小刘同学利用如图所示的电路测量电阻R的阻值。闭合开关S，将滑片P移至某一位置时，电压表示数为2V，电流表示数为0.4A。下列说法正确的是（　　）
A．图中的甲是电压表、乙是电流表
B．将滑片P向左移时R的功率增大
C．一次实验就能精确测出R的阻值
D．电流0.4A时，R一分钟发热0.8J
考点8 电热器的工作部分与导线的发热情况比较
【典例分析】（2024·广东佛山·二模）家用电灭蚊器的发热体是PTC材料，其电阻随温变变化如图所示，通电时发热体产生热量，属于电流的 效应，与其连接的导线却几乎不发热是因为导线的 比较小；发热体温度从20℃升高到60℃的过程中，其电功率的大小变化情况是 。
【变式8-1】（2024·湖北·三模）如图，甲、乙两容器中分别装有10Ω和5Ω的电加热器，将相同质量的水和食用油分别装入甲、乙两个容器中，然后通电加热。
（1）甲乙图两电阻串联的目的是控制通电时间和 相同；据此我们可以对“电炉丝热得发红，而与它相连的导线却不热”作出的合理解释是 （请按照“……据，……”的格式表述）；
（2）每隔一定时间测量一下液体的温度，从而得到水和食用油的温度随时间变化图像（如图丙）。由图丙可知：水沸腾时吸热，温度 （选填“升高”、“不变”或“降低”）；加热2min水吸收的热量 （选填“大于”、“等于”或“小于”）食用油吸收的热量；
（3）食用油的比热容为 （假设电加热器放出的热量全部被液体吸收）。
【变式8-2】（23-24九年级上·北京·阶段练习）电热水壶通电后不久就能把水烧开，而与电热水壶相连的导线却不是很热，主要原因是（　　）
A．通过导线的电流较大
B．通过电热水壶的电流较大
C．导线的电阻比电热水壶的电阻小，相同时间内产生的热量较少
D．电热水壶的电阻比导线的电阻小，相同时间内产生的热量较少
【变式8-3】（23-24九年级上·福建漳州·阶段练习）电炉丝通电后热得发红，而跟电炉丝连接的铜导线却不怎么热，这是因为（　　）
A．铜导线有绝缘层，所以不怎么热
B．铜导线不消耗电能，所以不容易热
C．通过电炉丝的电流比通过铜导线的电流大
D．铜导线的电阻小， 因而产生的热量少，而电炉丝电阻大产生的热量多
考点9 利用焦耳定律的公式进行电热的比值计算
【典例分析】（2024·四川广元·中考真题）如图是“扬帆”学习小组对小灯泡L和定值电阻R的阻值进行测量后，根据实验数据作出的图像。若将L和R串联接在8V的电源两端，L与R的电阻之比为 ；若将L和R并联在2V的电源两端，在1min内，L与R产生的热量之比为 。
【变式9-1】（22-23九年级下·广东梅州·开学考试）有两条电阻丝，它们的电阻之比是2∶1，把它们串联接入电压为U的电路中，则在相等的时间里，它们放出的热量之比是（　　）
A．1∶2 B．2∶1 C．1∶4 D．4∶1
【变式9-2】（23-24九年级下·江苏南京·阶段练习）如图所示电路，电源电压恒定。当开关S1、S2断开，S3闭合时，电流表示数为0.4A，电压表示数为4V；当开关S1、S2闭合，S3断开时，电压表示数为12V，此时电流表示数为 A。则该电路的电源电压为 V，电阻R1在前后两电路中各工作2min产生的电热之比为 。
【变式9-3】（2023·重庆渝中·二模）如图所示，在串联电路中有两个装有等质量煤油的密闭烧瓶A、B，两个烧瓶中分别放有加热电阻丝RA和RB，闭合开关后经过一段时间烧瓶A、B中的温度计示数分别为40℃和60℃。已知温度计初始温度均为20℃。则电阻RA和RB的比值为（　　）
A．1∶2 B．2∶3 C．2∶1 D．3∶2

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