第4节 焦耳定律 · 练习题（共37题）

A．若 R₁和 R₂阻值相等，流过 R₁和 R₂的电流不相等，可探究电流产生热量与电流大小的关系，A 正确。 B．实验是利用容器内密封空气受热膨胀，引起 U 形管两侧液柱高度差，反映导体放热多少，不是液体本身热胀冷缩，B 错误。 C．探究热量与电流关系，要控制电阻相等，改变电流，因此 R₁、R₂阻值必须相等，C 正确。 D．R₁、R₂阻值相等，左侧电阻的电流更大，依据 Q=I²Rt，左侧产生热量多，左边 U 形管液面高度差更大，D 正确。 故选 B。

(1) 电流产生热量多少无法直接观察，通过加热空气，U 形管液面高度差反映放热多少，需要控制容器内空气的质量、初温相同。 (2) 甲装置两电阻串联，电流、通电时间相等，电阻不同，控制变量探究电流产生热量跟电阻的关系。 (3) 乙装置中，容器内部两个电阻阻值相等、通电时间相同，电流不同。想要实验现象更明显，要增大通过 R₁的电流，减小通过 R₂的电流；并联电路中，电阻越小分得电流越大，因此 R₃阻值换更小。

(1) 电流产生热量无法直接观察，转换法，利用 U 形管液面高度差反映容器内空气受热膨胀程度，间接比较产生热量多少。 (2) 探究电热和电阻关系，控制电流、通电时间相同，改变电阻，选甲、乙串联。串联电流相等，根据 Q=I²Rt，电阻越大放热越多，左侧电阻大，产生热量更多。 (3) 乙、丙组合，电阻、通电时间相同，电流不同，探究电热与电流的关系；15Ω 电阻起到分流作用，使丙容器内部电阻的电流小于乙容器电阻的电流。根据分流规律，乙、丙电阻丝电流之比 4∶3，由 Q=I²Rt，R、t 相同，热量之比等于电流平方之比，Q₁:Q₂=16∶9。 (4) 乙装置 U 形管无高度差，丙有高度差，说明乙容器内部空气压强不变，故障为乙装置漏气。

A．由图可知，用电阻丝给烧瓶中的煤油加热，电阻丝因通电而发热，使烧瓶中温度计示数的变化，电阻丝放热越多，温度计的示数变化越大，所以实验中可以通过烧瓶中温度计示数的变化情况可以反映电阻丝放热的多少，故A正确，不符合题意； B．探究电热的多少与电流大小有关，需要控制通电时间和电阻大小相同，电流不同，由图可知，电阻丝甲与乙串联，再与电阻丝丙并联，由于R甲+R乙>R丙，所以通过甲与丙的电流不同，但R甲=R丙，所以可以比较烧瓶甲和烧瓶丙中温度计示数变化的情况，可得电热的多少与电流大小有关，故B正确，不符合题意； C．探究电热的多少与电阻大小有关，需要控制通电时间和电流大小相同，电阻不同，由图可知，电阻丝甲与乙串联，通过的电流相同，由于R甲<R乙，电阻大小不同，所以可以比较烧瓶甲和烧瓶乙中温度计示数变化的情况，可得电热的多少与电阻大小有关，故C正确，不符合题意； D．探究电热的多少与电流大小有关，需要控制通电时间和电阻大小相同，电流不同，若摘掉烧瓶甲、乙所在支路，电路中仅有电阻丝丙，可以通过改变滑动变阻器的阻值从而改变通过电阻丝丙的电流，但此时图中缺少对比实验装置，无法直观反映前后两次的温度计示数变化，故D错误，符合题意。 故选D。

探究电流产生热量与电流的关系，根据控制变量法，要控制电阻阻值、通电时间相同，改变电流，故 R₁=R₂。 R₃与 R₂并联，并联分流，接入 R₃可以减小通过 R₂的电流大小，使 R₁与 R₂电流不同，完成实验探究。

(1) 煤油比热容小，吸收相同热量，温度上升更明显，实验现象更显著，因此选用煤油。 (2) 本实验用的是转换法。A 用控制变量法；B 通过电流表示数大小反映电阻大小，转换法；C 多次测量求平均值减小误差。故选 B。 (3) 比较不同物质吸热能力，要保证相同时间两种液体吸收热量相等，所以 R_甲^'=R_乙^'。质量相同，吸收热量相同，温度升高越快，比热容越小，故 c_甲乙。 (4) 右边两个 5Ω 电阻并联，再和左边 5Ω 电阻串联；左边电阻电流大于右侧容器内电阻的电流，电阻、通电时间相同，由 Q=I²Rt，左边产生热量多，左边 U 形管液面高度变化快。并联支路电流相等，右侧容器电阻电流 I_内=1A；Q=I_内²Rt=(1A)²×5Ω×60s=300J。

AB、BC 材料、长度相同，AB 横截面积更小，所以 AB 电阻更大。AB 与 BC 串联，串联电路电流处处相等，I₁=I₂，因此 A、B 错误。 电流、通电时间相等，依据 Q=I²Rt，AB 电阻大，产生热量更多，Q₁>Q₂，C 正确，D 错误。 故选 C。

由图像数据结合欧姆定律，R₁=U₁/I₁=2.5V/0.25A=10Ω，R₂=U₂/I₃=1.0V/0.20A=5Ω。 串联电路电流相等，电压之比等于电阻之比，U₁:U₂=R₁:R₂=10Ω:5Ω=2∶1。 并联电路两端电压相等，由 Q=U²/R・t，时间相同时，热量之比 Q₁:Q₂=R₂:R₁=5Ω:10Ω=1∶2。

(1) 只闭合 S₁，只有 R₁接入电路。 I₁=U/R₁=9V/10Ω=0.9A。 (2)S₁、S₂、S₃全部闭合，R₁与 R₂并联，R₃被短路。 通过 R₂的电流：I₂=I_A'−I₁=1.5A−0.9A=0.6A。 R₂10s 产生热量：Q₂=W₂=UI₂t=9V×0.6A×10s=54J。 (3) 只闭合 S₃，R₁、R₃串联；滑动变阻器允许最大电流 0.5A，电路最大电流为 0.5A。 R₁最大功率：P₁=I_最大²R₁=(0.5A)²×10Ω=2.5W。

已知 I_甲:I_乙=1∶2，R_甲:R_乙=5∶1，通电时间 t 相同。 根据焦耳定律 Q=I²Rt： Q_甲/Q_乙=(I_甲²R_甲t)/(I_乙²R_乙t)=(I_甲/I_乙)²×(R_甲/R_乙)=(1/2)²×5/1=5/4， 所以 Q_甲:Q_乙=5∶4，故选 B。

由图甲，R₁与 R₂串联，电压表测 R₂两端电压，电流表测电路电流。电流表选用 0‑3A 量程，分度值 0.1A，示数为 1.2A。 R₂=U/I=6V/1.2A=5Ω。 纯电阻电路，电流做功等于产生热量，W=Q=I²R₁t=(1.2A)²×10Ω×60s=864J。

触片 P 接触 a、b 两触点，电路断开，出冷水；触片 P 接触 b、c 两触点，只有 R₁接入电路，出温水；触片 P 接触 c、d 两触点，R₁与 R₂并联，总电阻最小，依据 P=U²/R，功率最大，出热水。 装置共有冷水、温水、热水三种出水状态，D 正确，ABC 错误。 故选 D。

开关 S 置于 “1” 挡，R₀与 R₁串联，电路总电阻最大，电源电压不变，由 P=U²/R，电功率最小，电饭锅处于保温状态。 开关 S 置于 “2” 挡，只有 R₀接入电路，总电阻最小，功率最大，为加热挡。 P_保温/P_加热 = [U²/(R₀+R₁)] / [U²/R₀] = R₀/(R₀+R₁)=1/20， 解得 R₀:R₁=1∶19。

电源电压不变，根据 P=U²/R，电阻越小功率越大。S₁闭合、S₂断开，只有 R₁工作，为低温挡；S₁、S₂都闭合，R₁与 R₂并联，为高温挡。 (1) 低温挡电流：I₁=U₁/R₁=220V/550Ω=0.4A。 (2)R₁的电功率：P₁=U²/R₁=(220V)²/550Ω=88W。 R₂的电功率：P₂=1188W−88W=1100W。 R₂的阻值：R₂=U²/P₂=(220V)²/1100W=44Ω。

A．触片P同时接触b、c，电热丝处于断路状态，只有电风扇工作，所以吹冷风，故A不符合题意； BD．触片P同时接触a、b，电热丝和电风扇并联，都能正常工作，所以吹热风，故B符合题意，D不符合题意； C．触片P同时接触c、d，电热丝和电风扇都处于断路状态，电吹风不工作，故C不符合题意。 故选B。

只闭合 S₁，只有 R₁接入电路，电路电阻较大，根据 P=U²/R，电功率小，为低温挡。 S₁、S₂都闭合，R₁与 R₂并联。 总功率 P=P₁+P₂=U²/R₁ + U²/R₂=(220V)²/88Ω + (220V)²/88Ω=1100W。 消耗电能 W=Pt=1100×10^-3kW × (1/60)h≈0.02kW·h。

开关 S₁同时接 a、b，R 与 R₀并联，总电阻小，为高温挡；开关 S₁只接 c，R 与 R₀串联，总电阻大，为低温挡。 (1) P_高温=U²/R + U²/R₀，P_低温=U²/(R+R₀)。 P_高温/P_低温 =25/4，代入 U=5V、R₀=10Ω，解得 R=40Ω。 (2) 低温挡功率： P_低温=U²/(R+R₀)=(5V)²/(40Ω+10Ω)=0.5W。 (3) 高温挡总电流最大，R、R₀并联： I=U/R + U/R₀=5V/40Ω + 5V/10Ω=0.625A。

A．电热水壶将电能转化为内能，利用的是电流的热效应来工作的，故A符合题意； B．台式电风扇主要将电能转化为机械能，故B不符合题意； CD．电视机、笔记本电脑主要将电能转化光能和声能，故CD不符合题意 故选A。

[1]白炽灯是利用电流的热效应工作的，当电流通过灯丝时，电能主要转化为内能和光能，灯丝达到白炽状态而发光。 [2]半导体的导电性能介于导体与绝缘体之间，LED灯主要是由半导体材料制成的。 [3]开关要控制灯泡，开关要与灯泡串联。

A．电脑主机内装有散热风扇是为把各电器元件产生的热量及时散失掉，故A符合题意； B．阴雨天家电通电除潮是应用电热来给电器驱潮，故B不符合题意； CD．用电熨斗熨衣服、用电取暖器取暖，属于应用电热的例子，故CD不符合题意。 故选A。

[1]由焦耳定律可知，电流通过导体时会放出热量，这种现象叫做电流的热效应。 [2]当温度降低到足够低时，有些导体材料的电阻变为零，这种现象称为超导现象。 [3]用超导电缆输电，输电过程中，没有热量产生，可大大降低能量损耗。

右侧 R₂、R₃并联，再和左侧 R₁串联。根据串并联电流规律，I₁=I₂+I₃，所以 I₁>I₂。 R₁与 R₂阻值相等，通电时间相同，由 Q=I²Rt，R₁产生热量更多，A 管内气体膨胀更明显，A 管液面高度差更大。B 正确，ACD 错误。 故选 B。

A．接通电路后，锡箔纸宽、窄处串联，串联电路电流处处相等，所以通过锡箔纸较窄处电流等于较宽处电流，故A正确，不符合题意； B．锡箔纸中的电流从电源的正极流向负极，锡箔纸中的电子的流向是从电池的负极流向正极，故B正确，不符合题意； C．因为锡属于金属，因此具有导电性，将锡纸条带锡的一端接在电池的正极，另一端接在电池的负极，形成了电源短路，电流通过锡箔纸时产生热量，故C正确，不符合题意； D．导体的电阻与导体的材料、长度、横截面积有关；在其它条件相同时，横截面积越小，导体的电阻越大，所以较窄处电阻大，产生的热量越多，越先燃烧起来，故D错误，符合题意。 故选D。

电热丝与滑动变阻器串联，该支路和抽气机并联；S 在干路，S₁控制电热丝支路，S₂控制抽气机支路。 A：要使抽气机工作，需要闭合干路开关 S 与 S₂，A 错误。 B：电热丝工作利用的是电流的热效应，不是磁效应，B 错误。 C：温度过低，需要增大电热丝功率，应滑片向右移，减小滑动变阻器接入电阻，增大电热丝电流，C 错误。 D：并联支路互不影响，滑片移动不会改变抽气机两端电压与电流，抽气机功率不变，D 正确。 故选 D。

由电路图可知 R₁与 R₂并联，支路电压相等。 A．I₁/I₂=(U/R₁)/(U/R₂)=R₂/R₁=1/2，I₁:I₂=1∶2，A 错误。 B．P₁/P₂=(U²/R₁)/(U²/R₂)=R₂/R₁=1/2，P₁:P₂=1∶2，B 错误。 C．时间相同，W=Pt，W₁/W₂=P₁/P₂=1/2，W₁:W₂=1∶2，C 正确。 D．纯电阻电路 Q=W，Q₁/Q₂=W₁/W₂=1/2，Q₁:Q₂=1∶2，D 错误。 故选 C。

A．实验利用转换法，通过液柱上升高度反映电阻丝产热多少，A 正确。 B．探究电热与电阻的关系，需要改变电阻，控制电流、时间相同；本实验 R₁=R₂，电阻相等，不能探究电热与电阻的关系，B 错误。 C．R₁=R₂，U₁＜U₂，由 Q=W=U²/R ·t，R₂产生热量更多，液柱上升更快，C 正确。 D．电热和电流、电阻、通电时间有关，实验使用控制变量法；用液柱高度反映热量，使用转换法，D 正确。 故选 B。

A．只闭合 S₁，只有灯泡接入，灯泡实际功率 2W，由图像得 U_L=4V，I_L=0.5A。 R_L=U_L/I_L=4V/0.5A=8Ω，A 错误。 BC．S₁、S₂同时闭合，灯泡 L 与 R 并联，电压为 4V。 由图像，通过 R 的电流 I_R=0.2A，R=U/I_R=4V/0.2A=20Ω。 R 产生热量：Q=I_R²Rt=(0.2A)²×20Ω×60s=48J，B 错误。 总电流 I=I_L+I_R=0.5A+0.2A=0.7A， 总功率 P=UI=4V×0.7A=2.8W，C 正确。 D．灯泡正常发光电流 0.5A，串联时 R 电流也为 0.5A，R 两端电压 U_R=I′R=0.5A×20Ω=10V。 电源电压 U′=U_L+U_R=4V+10V=14V，需要电源电压 14V，不是 10V，D 错误。 故选 C。

A．钨丝加热，电阻变大，电源电压不变，由 I=U/R，电路电流变小，小灯泡 L 亮度变暗，A 正确。 B．电位器 AB 接入电路，滑片逆时针旋转，接入电阻减小，电路电流变大，B 错误。 C．R₀与 R 串联，油量表为电流表；油量减少，滑片上移，变阻器接入电阻变大，总电阻变大，电流变小，油量表读数变小，C 正确。 D．R₁、R₂串联，电流、通电时间相同，R₁＞R₂，根据 Q=I²Rt，R₁产热更多，R₁瓶温度计示数更大，D 正确。 故选 B。

D：两杯水质量相同、比热容相同，升高相同温度，由 Q=cmΔt，吸收热量相等，D 错误。 AB：R₁、R₂串联，电流相等；升高相同温度，电阻丝产生热量相等，Q=I²Rt，I 不变，I²R₁t_甲=I²R₂t_乙，R₁/R₂=t_乙/t_甲=3min/2min=3/2，R₁:R₂=3∶2，A 错误，B 正确。 C：串联电流相同，R₁≠R₂，相同时间 Q=I²Rt 产生热量不等，水吸收热量不等，C 错误。 故选 B。