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第第十十八八章章 电电功功率率（（解解析析版版））
课课时时1188..44 焦焦耳耳定定律律
2022年课程标准 物理素养
物理观念：会利用焦耳定律解释一些生活中简单现象；
科学思维：理解焦耳定律；
3.4.6通过实验，了解焦耳定
科学探究：通过实验探究，总结出焦耳定律，并会用焦耳定律进行计
律。能用焦耳定律说明生产生活
算；
中的有关现象。
科学态度与责任：通过生活实例，认识电流的热效应；举例说出生活
中利用电热的实例，了解电热的危害和防止方法。
知知识识点点一一、、电电流流的的热热效效应应
1.电流的热效应：由于导体有电阻，所以当有电流通过导体时，导体总会发热，将电能转化为内
能，这种现象叫做电流的热效应。
2.探究电流通过导体产生热量的多少与哪些因素有关
电炉丝接入电路时，电炉丝和导线通过的电流相同，为什么电炉丝热得发红，而导线却几乎不发
提出问题
热？换句话说，电流通过导体时产生热量的多少与哪些因素有关？
根据生活经验可以猜想电流通过导体时产生的热量多少可能跟导体的电阻大小、通过导体的电流大
猜想与假设
小以及通电时间有关。
（1）如图甲所示，两个透明容器中密封着等量的空气，U型管中液面高度的变化反映密闭空气温度
的变化（转换法：产生的热量多少，通过U型管液面高度的变化反映出来）。两个密闭容器中都有
一段电阻丝，右边密闭容器中电阻丝较大。将两容器的电阻丝串联起来接到电源两端，通电一段时
间后，发现右边U型管中的液面高度变化大于左边的。
（2）如图乙所示，两个密闭容器中电阻丝的电阻一样大，在右边容器的外部，将另一个相同的电阻
设计并进行 丝和容器内的电阻丝并联，然后与左边容器内的电阻丝串联接入电路，在通电时间相同的情况下，
实验 我们发现左边的U型管中的液面高度变化大于右边的。
（1）如图甲，两容器中电阻丝阻值不同，通过它们的电流相同，通电时间相同（控制不变的量：电
流、通电时间；变化量：电阻），右边的U型管中的液面高度变化大于左边的，说明右边容器中电
分析论证
阻丝的热量多。
这表明：在电流相同、通电时间相同情况下，电阻越大，电阻产生的热量越多。（2）如图乙，两容器中的电阻丝阻值相同，根据串并联电路电流的规律可知，通过左边容器的电阻
丝大于通过右边容器中电阻丝的电流，通电时间相同（控制不变的量：阻值、通电时间；变化量：
电流），左边U型管中的液面高度变化大于右边的，说明左侧容器中的电阻丝产生的热量多。
（3）由常识可知，在电阻、电流相同的情况下，通电时间越长，电流通过导体产生的热量越多。
电流通过导体产生的热量跟导体的电阻、通过导体的电流和通电时间有关，导体电阻越大、通过导
实验结论
体的电流越大、通电时间越长，产生的热量就越多。
【典例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
多少跟什么因素有关的实验中，两个透明容器中分别接入了电阻丝 和 ，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．实验时若U形管中液面的高度没有变化，一定是电路中某处断路
B．通电一段时间，两个透明容器中空气内能增大是通过做功的方式改变的
C．若 和 阻值相等，则能探究电流通过导体产生的热量与电流的关系
D．若 和 阻值不相等，则能探究电流通过导体产生的热量与电阻的关系
【答案】C。
【解析】A．实验时若U形管中液面的高度没有变化，可能是电路中某处断路，也可能容器漏气，故
A错误；
B．通电一段时间，两个透明容器中空气内能增大是通过热传递的方式改变的，故B错误；
C．若R和R阻值相等，只有流过R和R的电流不相等，因此可以用来探究电流通过导体产生的热
1 2 1 2
量与电流的关系，故C正确；
D．若R和R阻值不相等，由于流过R和R的电流不相等，因为没有控制变量，所以不能用来探究
1 2 1 2
电流通过导体产生的热量与电阻的关系，故D错误。
故选C。
培优拓展：电流的三种效应
（1）电流的热效应：电流通过导体时，电能转化为内能。电热器就是根据这一原理（电流的热效
应）工作的。
（2）电流的磁效应：任何通电导体，都可以在其周围产生磁场的现象，称为电流的磁效应。变压
器、电磁铁等都是利用电流磁效应工作的。电流的磁效应会在下面章节讲到。
（3）电流的化学效应：当电流通过某种物质时，这种物质便会发生化学反应，这种现象称为电流的
化学效应。电解、电镀等都是利于电流的化学效应来工作的。
知知识识点点二二、、焦焦耳耳定定律律
1.焦耳定律：英国物理学家焦耳做了大量实验，于 1840年最先精确地确定了电流产生的热量跟电
流、电阻和通电时间的关系，从而得到了焦耳定律。
内容 电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成正比，跟导体的电阻成正比，跟它的时间成正比。计算公式 Q=I2Rt（普遍适用）
公式中，Q—表示热量，单位是J；I—表示电流，单位是A；R—表示电阻，单位Ω；t—表示它的时
单位
间，单位s。
2.焦耳定律公式的理论推导：焦耳定律可通过理论推导得出。假设当电流通过导体时，电能全部转
化为内能，则有电流产生的热量（Q）=电流做的功（W），结合欧姆定律可得：Q=W=UIt=IR·It=I2Rt。
可见，当消耗的电能全部用来产生热量时，根据电功公式和欧姆定律推导出来的电流发热规律与焦
耳定律实验得出的焦耳定律是一致的。
3.理解和应用焦耳定律时应注意的几个问题
（1）焦耳定律Q=I2Rt是由实验总结出来的，只要有电流通过导体，就可以用它来计算导体所产生的
热量。
（2）公式中各物理量都是对同一导体或同一段电路而言的。
（3）运用公式时，各物理量要转换成国际单位中的单位后再代入公式进行计算。
培优拓展：纯纯电电阻阻串串、、并并联联电电路路中中电电热热与与电电阻阻的的关关系系
（1）在串联电路中，根据Q=I2Rt可知，电热与电阻成正比，即 。
（2）在并联电路中，根据 可知，电热与电阻成反比，即 。
【典例2】（23-24九年级上·河北保定·期末）如图甲是小灯泡L和电阻R的 图像。将小灯泡
L和电阻R接入图乙所示的电路中，只闭合 时，电流表的示数为0.5A。电源两端电压保持不变，下列说
法中正确的是（ ）。
A．只闭合 时，小灯泡L两端的电压为4V
B．只闭合 时，小灯泡L的功率为8W
C．同时闭合 、 ，电流表的示数为0.8A
D．同时闭合 、 ，在10min内电阻R产生的热量为480J
【答案】AD。
【解析】AB．只闭合S 时，电路为灯泡L的简单电路，电流表测量电路中的电流；由图象可知，当
1
I=0.5A时，灯泡两端的电压U=4V，即电源电压为4V，小灯泡L的功率P=UI=4V×0.5A=2W
L L L L L
故A正确，B错误；
CD．同时闭合S、S 时，灯泡L与R并联，电流表测干路电流；因并联电路中各支路互不影响，因此
1 2
通过灯泡的电流仍为0.5A，因并联电路中各支路两端的电压相等，所以电阻两端的电压U=U=U=4V
R L
由甲图可知，此时通过R的电流I=0.2A，因并联电路中干路电流等于各支路电流之和，所以电流表
R
的示数I=I+I=0.5A+0.2A=0.7A
L R
在10min内电阻R产生的热量为Q=W=UIt=4V×0.2A×10×60s=480J
R R
故C错误，D正确。故选AD。
特别提醒：电电功功和和电电热热的的包包含含关关系系
电功时电流通过用电器做的功，W=UIt；电热是电流通过导体时产生的热量，Q=I2Rt。在纯电阻电路
和非纯电阻电路中，电功和电热的关系见下图：
归纳总结：
电功 电功率 焦耳定律 适用范围
W=UIt 普遍适用
基本公式
适用于纯电阻电路
导出公式
【典例3】（2022·湖南怀化·九年级期末）如图所示的家用电器中，不是利用电流的机械效应工作
的是（ ）。
A． 抽油烟机 B． 电风扇
C． 电饭煲 D． 洗衣机
【答案】C。
【解析】抽油烟机、电风扇、洗衣机都是把电能转化机械能，进行工作的，利用了电流的机械效
应；电饭煲是把电能转化为内能，进行工作的，利用了电流的热效应。故ABD不符合题意，C符合题意。
故选C。
知知识识点点三三、、电电热热的的利利用用与与防防止止
1.电热的利用：电热器是利用电流的热效应来工作的设备。电热器的主要工作部分是发热体，发热
体是由电阻大、熔点高的金属导体制作的。如图所示的电热器，都是将电能转化为内能来工作的。电热毯 电饭锅 电烙铁 电熨斗
培优拓展：为什么白炽灯是纯电阻器件而节能灯不是
白炽灯需要先将灯丝通电加热到白炽状态后再发光，即电能先转化为内能，再转化为光能；节能灯是
将电能直接转化为光能，在转化过程中有少量电能转化为内能，因此节能灯属于非纯电阻器件。这也是
在相同照明亮度下白炽灯远比节能灯耗电的原因。
2.电热的防止：在很多情况下，我们并不希望用电器的温度过高。像电视机、计算机、电动机等用
电器在工作时，将电能转化其他形式能的过程中，总有一部分电能转化为内能，过多的电热如果不能及
时散发，会产生安全隐患。因此，许多用电器采用散热孔、散热片或在发热体安装风扇等方式进行散
热，如图所示。
散热风扇 散热孔 散热片
【典例4】（2022秋·河南焦作·九年级统考期末）电流的热效应在生产和生活中有广泛的应用，
但有时也会带来危害。应用电热的例子，如用电熨斗熨衣服；防止电热危害的例子，如电脑主机装小风
扇给CPU散热。请你结合自己生活经验，再写一例，应用电热： ；防止电热危害： 。
【答案】电热水壶烧水；电视机背后有散热孔。
【解析】[1]电流通过导体时会发热，利用电流热效应的例子有电热水壶烧水，将电能转化为内能。
[2]电流的热效应有时也有危害，加强散热是减小危害的主要方法，如果电视机背后有散热孔，可以
通过空气对流带走一部分热量，使用电设备的温度不至于升得太高。
知知识识点点四四、、知知识识导导图图
问问题题一一：：探探究究电电流流产产生生的的热热量量与与哪哪些些因因素素有有关关
对于该实验，需要重点掌握两种物理实验方法的应用：（1）控制变量法：①探究电流产生的热量跟电流的关系时，控制电阻和通电时间相同；②探究电流
产生的热量跟电阻关系时，控制通电时间和电流相同。
（2）转化法：电阻丝放出热量的多少，转化为容器内气体温度的变化，转化为U型管中液面的高度
的变化。
【典例1】（2024·广西河池·二模）如图所示是“探究电流通过导体时产生热量跟什么因素有关”
的实验，两个透明容器中密封着等量的空气，通电一段时间后，左侧U形管中液面高度差比右侧的小。
下列说法正确的是（ ）。
A．通过左、右两边容器中电阻丝的电流不相同
B．通电时间相同，两个容器中空气吸收的热量相同
C．右边容器中的电阻R比左边容器中的电阻R大
2 1
D．U形管中液面高度的差值等于电流产生热量的多少
【答案】C。
【解析】A．由图可知两个电阻串联在一起，根据串联电路中电流的规律可知，通过左、右两边容器
中电阻丝的电流相同，故A错误；
BD．电流通过导体产生热量的多少不能直接观察，但容器中空气的温度变化导致容器中空气体积的
变化，即可以通过U形管液面高度差的变化来反映，这种研究方法叫转换法，但U形管中液面高度的差值
并不等于电流产生热量的多少；通电一段时间后，左侧U形管中液面高度差比右侧的小，说明两个容器
中空气吸收的热量不同，故BD错误；
C．通电一段时间后，左侧U形管中液面高度差比右侧的小，说明右侧电阻产生的热量较多，由于两
个容器中的通电电流和通电时间相同，由Q=I2Rt可知，右边容器中的电阻R比左边容器中的电阻R大，
2 1
故C正确。
故选D。
【变式1-1】（2022秋·河南·九年级河南师大附中期末）如图所示是“探究电流通过导体时产生
热量的多少与哪些因素有关”的实验装置。两个透明容器中密封着等量的空气，下列说法正确的是（
）。
A．U形管液面高度变化是因为容器中气体热胀冷缩的缘故
B．通电后透明容器中气体的内能增大是通过做功的方式改变的
C．图甲可用于探究电热与电流的关系D．图乙可用于探究电热与电阻的关系
【答案】A。
【解析】A．气体具有热胀冷缩的性质；电流通过导体产生热量的多少不能直接观察，但容器中空气
的温度变化导致容器中空气体积的变化，即可以通过U形管液面高度差的变化来反映，这种研究方法叫
转换法，故A正确；
B．电流通过电阻丝时，电流会做功，电能转化为内能，使得电阻丝的内能变大，空气会吸收电阻丝
产生的热量，是通过热传递的方式改变内能的，故B错误；
C．甲图中，两个电阻丝是串联的，通过的电流和通电时间相同，电阻不同，所以探究的电流产生的
热量与电阻大小的关系，故C错误；
D．电流通过导体产生的热量与通过的电流、导体的电阻和通电时间有关，研究与其中一个因素的关
系时，要控制另外两个因素不变。在乙图中，右侧两个5Ω的电阻并联后再与左侧容器中一个5Ω的电阻
串联，根据串联电路的电流特点可知，通过右边两个电阻的总电流和通过左边电阻的电流相等，即I =I
右
，根据并联电路的电流特点知I =I+I
左 左 1 2
可知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，两容器中两电阻的阻值相等，通
电时间相同，可研究电流产生的热量与电流的关系，故D错误。
故选A。
【变式1-2】（2022秋·河南郑州·九年级统考期末）如图所示，为某小组探究“电流通过导体产
生热量的多少与什么因素有关”的实验装置。
（1）小明发现接线板上接入的用电器越多，接线板的导线越容易发热，由此他猜想电流产生的热量
与 有关；小芳猜想电流产生的热量可能与电阻大小有关，请写出一个能支持她猜想的生活现
象： ；
（2）小明为了验证自己的猜想，他选用了三个5Ω的电阻丝将甲图装置接入电路进行实验，由现象
可以得出的结论是 ；
（3）小芳为了验证自己的猜想，选用了5Ω和100Ω的电阻丝将乙图装置接入电路进行实验，闭合
开关，她发现较长时间后两个U形管的高度差均不明显，原因是 ，请你提出改进办法：
；
（4）实验中通过观察U形管的高度差的变化反映产生的热量多少，在研究许多物理问题时都会用到
这种方法，下列实例也采用此方法的是 。
A．探究电流与电压、电阻的关系
B．用铁屑显示磁体周围磁场分布
C．研究光的传播时，引入“光线”【答案】电流；电熨斗工作时发热明显，而与之相连的导线却不怎么热；在通电时间和电阻相等
时，电流越大，产生的热量越多；电流中的电流太小或者是电源电压太低；增大电源电压；B。
【解析】（1）[1]接线板上接入的用电器越多，电路的功率越大，根据P=UI可知，因家庭电路电压
不变，故电路的总电流越大，导线越容易发热，由此他猜想电流产生的热量与电流有关。
[2]小芳猜想电流产生的热量可能与电阻大小有关，能支持她猜想的生活现象：电熨斗工作时发热明
显，而与之相连的导线却不怎么热。
（2）[3]小明为了验证自己的猜想，即猜想电流产生的热量与电流有关；图甲中，右侧容器中两个
电阻并联后再与左侧容器中的电阻串联，两容器内的电阻相等，根据串联和并联电路电流的规律，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，而通电时间相同，而右侧U形管液面高度差
大，说明产生热量多，故得出：在通电时间和电阻相等时，电流越大，产生的热量越多。
（3）[4][5]小芳为了验证自己的猜想，选用了5Ω和100Ω的电阻丝将乙图装置接入电路进行实
验，闭合开关，她发现较长时间后两个U形管的高度差均不明显，说明产生的热量较小，根据Q=I2Rt，在
电阻不变的条件下，原因是电流中的电流太小或者是电源电压太低，为增大电路的电流，由欧姆定律可
知，可以增大电源电压。
（4）[6]实验中通过观察U形管的高度差的变化反映产生的热量多少，采用了转换法：
A．探究电流与电压、电阻的关系，采用了控制变量法。
B．用铁屑显示磁体周围磁场分布，采用了转换法。
C．研究光的传播时，引入“光线”，采用了模型法。
故选B。
问问题题二二：：简简单单电电路路中中电电功功、、电电热热的的计计算算
（1）在非纯电阻电路中，电能大部分对外做功，少量转化为内能。其能量转化关系为：W=W +Q。
对外
（2）在非纯电阻电路中，计算电功时只能用W=UIt，计算电热时只能用Q=I2Rt。
【典例2】（2022秋·河南郑州·九年级期末）甲图是小灯泡 L 和电阻 R 的 I ～U 图象。将小灯
泡 L 和电阻 R 接入乙图所示电路中，只闭合开关 S 时，小 灯泡 L 的实际功率为 1W ，下列说法正确
1
的是（ ）。
A．只闭合开关 S 时，小灯泡 L 的电阻为 40Ω
1
B．再闭合开关 S 时，电流表示数增加 0.2A
2
C．再闭合开关 S 时，电路总功率为 1.4W
2
D．再闭合开关 S 后，在 1min 内电阻 R 产生的热量为 2.4J
2
【答案】BC。【解析】A．由图乙可知，只闭合S 时，该电路为灯L的简单电路，电流表测电路中的电流。已知此
1
时灯L的实际功率为P= UI =1W
L L
由图甲可知，此时灯L的电流为I=0.5A，U=2V
L L
由欧姆定律，可知此时小灯泡L的电阻 ，故A错误；
B．由图乙可知，闭合S，再闭合S 时，L和R并联，电流表测干路电流。由并联电路的电压特点可
1 2
知电源电压为U=U=2V
L
则R两端的电压为UR=U=2V
由图甲可知，此时通过R的电流为IR=0.2A
因并联电路中各个支路可独立工作、互不影响，因此电流表示数增加了0.2A，故B正确；
C．再闭合开关S 时，由并联电路电流的规律，电路总电流为I=I+IR=0.5A+0.2A=0.7A
2 L
则电路总功率为P =UI=2V×0.7A=1.4W，故C正确；
总
D．再闭合开关S 时，在1min内电阻R产生的热量为Q=URIRt=2V×0.2A×1×60s=24J
2
故D错误。故选BC。
【变式2-1】（2022秋·河南平顶山·九年级统考期末）如图甲所示，3D打印笔中装入塑料条，接
通电源，等待一段时间即可挤出热熔的塑料，塑料在空气中迅速冷却变成特定的形状。打印时有快慢两
挡（快挡工作时温度更高）。其内部电路如图乙所示，R、R是阻值相等的PTC发热电阻，单个PTC电阻
1 2
与温度的关系如图丙所示，以下说法正确的是（ ）。
A．快挡打印时，R两端的电压为110V
1
B．只闭合开关S，只有R接入电路，此时为慢挡打印
1
C．温度为120℃时，打印笔快挡通电5s产生的热量为605J
D．120℃～360℃内，PTC电阻发热功率随温度的升高而变大
【答案】BC。
【解析】AB．由图乙知，只闭合S时，只有发热电阻R连入电路中，电路中电阻较大，电源电压一
1
定，由 可知此时电功率较小，为慢挡打印；当两开关都闭合时，两发热电阻并联，电路中电阻较
小，电源电压一定，由 可知此时电功率较大，为快挡打印，此时R两端电压为220V，故A错
1
误，B正确；
C．温度120℃时打印笔为快挡打印，由图像丙可知，一个PTC发热电阻的阻值为800Ω，一个发热体
的功率为此时打印笔的电功率
打印笔快挡通电5s产生的热量为 ，故C正确；
D．由图丙可知，在120℃～360℃内，PTC电阻随温度的升高而增大，电源电压一定，由 可
知发热功率随温度的升高而变小，故D错误。故选BC。
【变式2-2】（23-24九年级上·河北石家庄·期末）如图是某款电热水龙头的电路原理图。R、R
1 2
为电热丝，通过旋转手柄可使扇形开关S同时接触两个相邻触点，实现冷水、温水、热水挡之间的切
换。如图所示，此时水龙头放出的是 （填“冷”“温”或“热”）水。若R=121Ω，R=48.4Ω，
1 2
此水龙头出温水时的电功率是 W；当此水龙头出热水时，10min内消耗的电能是 J。
【答案】冷；400；8.4×105。
【解析】[1]当开关处于位置1、2时，电路不通，所以水龙头放出的是冷水。
[2]当开关处于位置2、3时，只有电阻R接入电路，此时电路电阻最大，根据 可知此时功率
1
最小，故此时放出的是温水，水龙头出温水时的电功率是
[3]当开关处于位置3、4时，R、R并联接入电路，此时电路电阻最小，根据 可知此时功率
1 2
最大，故此时放出的是热水，水龙头出热水时的电功率是
10min内消耗的电能W＝Pt＝1400W×10×60s＝8.4×105J。
问问题题三三：：多多挡挡电电路路中中电电热热的的计计算算
解答多挡电路类试题时，要注意以下几点：
（1）多挡电路问题的实质，就是求解多挡电路的实际功率；
（2）电压一定时，根据 可知，当总电阻最小时，实际功率最大，发热最快，是高温挡；当
总电阻最大时，实际功率最小，发热最慢，是低温挡。
【典例3】（2024·甘肃武威·模拟预测）如图甲是一款家用饮水机，其工作电路可简化为如图乙所
示的电路。开关S，是温度控制开关，可根据水温的变化自动切换加热和保温两种状态，R₁、R₂是加热电
阻，某次使用时的P-t图像如图丙。（1）当开关S闭合、S，接 M 时，时，饮水机处于 （选填“加热”或“保温”）挡，并写
出判断依据；
（2）求电阻R₂ 的阻值；
（3）此次使用饮水机消耗的电能是多少？
（4）为了满足日常使用，需对该饮水机电路进行改装，使其具有高、中、保温三挡位调温功能，让
保温挡功率更低，其中中温挡与原保温挡功率相同。小明设计了如图丁所示的两种方案，你认为哪个方
案符合要求，并说明理由。
【答案】保温；见解析；60.5Ω； ；方案一。
【解析】（1）[1][2]当S闭合，S 接M时，R单独工作，此时电路中的总功率为
1 1
当S闭合，S 接N时，R与R并联工作，此时电路中的总功率为
1 1 2
电源电压为U=220V不变，所以 ，即当S闭合，S 接M时，为保温状态。
1
（2）[3]由图丙可知加热状态时电路总功率为880W，保温状态时电路总功率为80W，结合（1）中分
析可得
则有
将U=220V代入得
（3）[4]由图丙可知，此工作过程中加热时间为7min，保温时间为3min，此次使用饮水机消耗的电
能为
（4）[5]方案一和方案二的高温挡都是S、S 闭合，S 接a，R与R并联工作，此时总功率都是
1 2 1 2
方案一和方案二的低温挡都是S闭合、S 断开，S 接b，R与R串联工作，此时总功率都是
1 2 1 2
此时功率比原保温功率P小。
1
方案一和方案二的中温挡工作时，都是S、S 闭合，S 接b，此时方案一中R单独工作，电路中的总
1 2 1功率为
与原低温挡功率P相同，符合题意要求；
1
方案二中R单独工作，此时电路中的总功率为
2
与原低温挡功率P不相同，不符合题意要求。故选方案一。
1
【变式3-1】（2022秋·河南许昌·九年级统考期末）如图甲所示是某一款家用电暖器，有“高
温”“低温”两挡，铭牌见表（高温挡功率未标出），图乙为其简化的电路原理图。已知R＝44Ω，开
2
关S可以控制高、低温挡的切换。请解决下列问题：
xx牌电暖器
额定电压 220V
高温
挡
额定功率
低温
220W
挡
频率 50Hz
（1）当开关S 时，电暖器处于高温挡；
（2）R的电阻是多少；
1
（3）用该电器的“高温”挡正常工作10min，可产生多少热量；
（4）通电后电暖器变得很烫，而连接的导线却不怎么热，请利用所学的物理知识加以解释。
【答案】闭合；220Ω；7.92×105J；见详解。
【解析】（1）[1]由图乙可知，当开关S闭合时，R、R并联；当开关S断开时，只有R工作；根据
1 2 1
并联电路的电阻特点可知，当开关S闭合时，R、R并联，电路中的电阻最小，根据 可知，电路
1 2
中的总功率最大，电暖器处于高温挡。
（2）[2]当开关S断开时，只有R工作，此时为低温挡，由 可知，R的阻值
1 1（3）[3] R的电功率
2
根据并联电路特点可知，高温挡的功率
用该电器的高温挡正常工作10min，可产生的热量
（4）[4]电热丝和导线串联，根据串联电路的电流特点可知，通过电热丝和导线的电流、时间相
等，根据 可知，由于导线的电阻小于电热丝的电阻，所以导线产生的热量少，所以通电后电暖器
变得很烫，而连接的导线却不怎么热。
【变式3-2】（2024·内蒙古通辽·二模）如图甲所示是小明抽奖抽到的多功能养生壶，图乙是该品
牌养生壶简化电路图，表是该电器的相关参数。求：
项目 参数
低温挡功率
275
（W）
中温挡功率
550
（W）
高温挡功率
1210
（W）
容积（L） 1
（1）养生壶处于低温挡工作时，电路中的电流大小为多少？
（2）R的阻值为多少Ω？
1
（3）小明家的电能表上标有“3600revs/（kW•h）”的字样，他将家中的其它用电器都与电源断
开，仅让该养生壶在高温挡下工作，观察100s内电能表的转盘转了100revs。则当时的实际电压为多少
伏？
【答案】（1）1.25A；（2）88Ω；（3）200V。
【解析】（1）由题意及P=UI可得，养生壶处于低温挡工作时，电路中的电流大小为
（2）当S 接A，S 闭合时，R被短路，只有电阻R接入电路，由题意及 可得，养生壶处于中
2 1 2 1温挡
（3）当开关S 闭合、S 接B时，电阻R、R并联，电路中总电阻最小，由 可得，此时养生壶
1 2 1 2
为高温挡
由题意可得，仅让该养生壶在高温挡下工作时，所消耗的电能为
由 可得，电路中的实际功率为
由 可得，电路中的实际电压为 。
答：（1）养生壶处于低温挡工作时，电路中的电流大小为1.25A；（2）R的阻值为88Ω；（3）当
1
时的实际电压为200V。
【【基基础础强强化化】】
1．（2022·湖南永州·九年级期末）下列各种用电器中利用电流的热效应工作的是（ ）。
A．数码照相机 B．抽油烟机 C．电饭锅 D．电视机
【答案】C。
【解析】电流的热效应：电流通过导体时将电能转化为内能，这种现象叫做电流的热效应，如电
炉、电烙铁、电焊等都是电流的热效应的例子。
A．数码照相机主要把电能转化为光能，不是利用电流热效应工作的，故A不符合题意；
B．抽油烟机中的电动机主要把电能转化为机械能，不是利用电流热效应工作的，故B不符合题意；
C．电饭锅工作时把电能转化为内能，利用电流的热效应工作，故C符合题意；
D．电视机主要把电能转化为光能与声能，不是利用电流热效应工作的，故D不符合题意。
故选C。
2．（2022·湖南常德·九年级期末）甲、乙两电热器的电阻之比为4∶3，通过的电流之比为
1∶2，则相同时间内产生的热量之比为（ ）。
A．1∶3 B．2∶3 C．3∶8 D．3∶2
【答案】A。
【解析】在相同时间内产生的热量之比
故选A。
3．（2022·湖南邵阳·九年级期末）图示，给电炉通电后，电炉丝热得发红，而用手触摸与之连接
的导线却不觉得烫手， 这是因为 （ ）。A．电流通过导线时没有产生热效应
B．通过电炉丝的电流比通过导线的电流大得多
C．电炉丝的电阻比导线的电阻小得多
D．电炉丝消耗的电功率比导线消耗的电功率大得多
【答案】D。
【解析】A．电流通过电炉丝和导线都有热效应，故A错误；
BC．电炉在使用时，电炉丝和导线串联，通过它们的电流相等，通电时间t相同，由于
，根据 可知，电流产生的热量 ，从而出现电炉丝热的发红，而与电炉丝相连的导
线却不怎么热的现象，故BC错误；
D．根据 可知，电炉丝和导线串联，通过它们的电流相等，由于 ，导线消耗的
电功率比电炉丝消耗的电功率小，故D正确。
故选D。
4．（2022·湖南岳阳·九年级期末）如图所示为“探究焦耳定律”实验装置，甲、乙两个相同的玻
璃瓶中密封了初温相同、质量相同的煤油，串联接入电路通电一段时间后，测得甲玻璃瓶中温度比乙玻
璃瓶中温度高，下列说法正确的是（ ）。
A．通过温度计示数的变化来判断产生热量的多少，这种方法是控制变量法
B．该装置是为了探究电流通过导体时产生热量与电阻大小的关系
C．通过甲瓶中电阻丝的电流比通过乙瓶中的电流的大
D．如果电阻丝的材料、横截面积相同，则甲瓶中电阻丝比乙瓶中电阻丝短
【答案】B。
【解析】A．两瓶中的液体，温度示数高，说明电阻丝产生的热量多，所以通过温度计示数变化，就
能判断电流产生热量的多少，这种方法是转换法，故A错误；
B．该装置中电流和通电时间都相等，但两电阻丝的阻值不同，故可探究电流通过导体产生的热量多
少与电阻大小的关系，故B正确；
C．根据串联电路电流规律，电流处处相等。两电阻丝串联，因此流过两电阻丝的电流相等，故C错误；
D．甲瓶温度计示数比乙瓶高，说明甲瓶电阻丝产生的热量多，又因两电阻丝串联，电流相等，且通
电时间也相等，故根据 可知，甲瓶电阻丝的阻值大，如果电阻丝的材料、横截面积相同，则甲瓶
中电阻丝比乙瓶中电阻丝长，故D错误。
故选B。
5．（2022·湖南永州·九年级期末）有两只电阻，R=2Ω，R=6Ω，若把它们串联后接到电压为6V
1 2
的电源上，这两只电阻两端的电压之比为U∶U=______，若将它们并联后接到同一电源上，则它们在相
1 2
同时间内产生的热量之比为Q∶Q=______。
1 2
【答案】1∶3；3∶1。
【解析】[1]两电阻串联时，流过它们的电流I相等，由U=IR可知，电阻两端的电压之比等于电阻之
比，即
[2]两电阻并联时，电阻两端的电压相等，通电时间相同，根据
可知，在相同时间内产生的热量之比为 。
6．（2022·湖南衡阳·九年级期末）如图，是小明家电能表的铭牌，在断开其它用电器的情况下，
标有“220V 1000W”的电热水器和标有“220V 1500W”的空调_____（选填“能”或“不能”）同时使
用．电热水器是利用电流的_____效应工作的．小明只将“220V 1000W”的电热水器接入电路工作，2min
电能表转盘转过81转，则电热水器的实际电功率为_____W，这段时间内产生热量_____J．
【答案】能；热；810；9.72×104。
【解析】（1）知道电能表铭牌上的标定电压和最大电流，根据 求出电能表正常工作时允许消
耗的最大功率，
再求出电热水器和空调空调正常工作的总功率，二者进行比较即可得出答案；
（2）电流流过导体时，导体要发热，这种现象是电流的热效应．发生电流的热效应时，电能转化为
内能。
（3）该电能表上标有 ，表示电能表转盘每转过3000转，电路消耗1kW•h的电能，据此
求出电能表转盘转过了81转消耗的电能即为电热器在2min内消耗的电能，根据 求出电热水器的实
际电功率；
电热水器是利用电流的热效应工作的，其产生热量与消耗的电能相等．(1)这只电能表允许的用电器最大总功率 ，电热水器和空调正常工
作时的总功率： ，故电热水器和空调能同时使用．
(2)电热水器工作时把电能转化为内能，是利用电流的热效应工作的．
(3)因3000r/(kW⋅h)表示电能表转盘每转过3000转，电路消耗1kW⋅h的电能，所以，电热水器在
2min内消耗的电能： ；工作时间t 2min 120s，则电热水器
的实际电功率： ．电热水器在这段时间内产生热量： .
故答案为(1). 能；(2). 热；(3). 810；(4). 9.72×104。
7．（2022·湖南岳阳·九年级期末）用如图所示的实验器材探究“在电压一定时，电流的热效应与
电阻的关系”。装有煤油的瓶子内电阻丝的长度和粗细都相同，其中甲瓶内是铜丝，乙瓶内是镍铬合金
丝。
（1）细心的小红发现还有一根导线没有连接，请你把电路连接完整。______
（2）电流产生热量的多少不易直接测量。因此，在这个实验中是通过观察 _____来显示电流产生热
量的多少，这种方法叫“转换法”。
（3）在这个实验中，除了控制电压一定外，还要控制甲、乙两瓶内煤油的 _____相同。
（4）闭合开关，把滑片移至某一位置进行实验，发现 _____（选填“甲”或“乙”）瓶内温度计的
示数升高快。
【答案】如图；温度计；通电时间、初温；甲。
【解析】（1）[1]因为电压一定，所以两电阻并联，故连接方法如图所示：
（2）[2]实验中通过温度计升高的示数来判断产生热量的多少。
（3）[3]此实验充分显示了控制变量法的应用。注意控制煤油的质量、通电时间和煤油的初温。（4）[4]根据公式Q＝ t得，在电压一定时，电阻越小，产生的热量越多，因为甲导线是铜的，
电阻很小，所以甲瓶内温度计的示数升高的多。
【【素素养养提提升升】】
8．（2022·湖南·新田县教研室九年级期末）下列情况中，属于防止电热危害的是（ ）。
A．白炽灯泡 B．用电饭锅煮饭
C．冬天用电暖气取暖 D．电脑机箱内有小风扇
【答案】D。
【解析】电热的危害的防止，如电视机背后有散热窗、电脑机箱内有小风扇等，家庭电路一般安装
自动保护装置都是为了防止电热给我们带来危害，确保用电器正常工作．
A、白炽灯泡是利用电热来使灯泡发光的，不合题意；
B、用电饭锅煮饭是利用电能转化为内能来给食物加热，不合题意；
C、冬天用电暖气取暖是利用电能转化为内能的，不合题意；
D、电脑机箱内有小风扇是为了及时将电脑产生的热散掉，属于防止电热危害，符合题意．
故选D。
9．（2022·湖南娄底·九年级期末）如图是研究电流通过导体产生的热量与哪些因素有关的实验，
下列分析正确的是（ ）。
A．本次探究实验中没用到控制变量法。
B．通电后，甲图中A、B电阻产生的热量之比是1：2
C．为了探究电热与电阻的关系，应该选择乙实验
D．通电时间相同时，甲装置中左边U形管的高度差更大
【答案】B。
【解析】A．甲探究电流产生热量与电阻关系中，控制了电流和通电时间相同；乙探究电流产生热量
与电流关系中，控制了电阻和通电时间相同，实验中用到了控制变量法，故A错误；
B．由图甲知道，两电阻串联，左侧电流I 等于右侧电阻丝电流， 由Q=I2Rt知道，甲图中A、B电
左
阻产生的热量之比是1：2，故B正确；
C．乙实验，右侧电阻丝与另一电阻丝并联，故左右空气盒中电阻丝的电阻和通电时间相同，但通过
电阻的电流不同，所以,研究电流产生的热量与电流的关系，故C错误；
D．甲实验两电阻丝串联，则通过电阻丝的电流和通电时间相同，右侧电阻阻值大，由焦耳定律
Q=I2Rt知道，右侧电阻产生热量多；则右侧容器内空气吸收的热量多，甲装置中右边U形管的高度差更
大，故D错误。
故选B。
10．（2022·湖南岳阳·九年级期末）如图所示，电源电压恒定，小灯泡L标有“6V 3W”的字样（灯丝的电阻不随温度变化而变化）。当只闭合开关S 时，小灯泡恰好正常发光；当同时闭合S 和S
1 1 2
时，电流表的示数为0.8A。求：
(1)只闭合S 时，电流表的示数；
1
(2)R的阻值；
0
(3)同时闭合S 和S 时，通电1min电路产生的总热量。
1 2
【答案】(1)0.5A；(2)20Ω；(3)288J。
【解析】(1)当只闭合开关S 时，电路为小灯泡L的简单电路，电流表测电路中的电流，因小灯泡恰
1
好正常发光，所以电源的电压U＝UL＝6V，由P＝UI可得，电流表的示数为
(2)当同时闭合S 和S 时，灯泡L与灯泡R并联，电流表测干路电流，电路的总电阻和灯泡的电阻分
1 2 0
别为 ，
因并联电路中总电阻的倒数等于各分电阻倒数之和，即
代入数据可得R＝20Ω。
0
(3)同时闭合S 和S 时，通电1min电路产生的总热量为Q＝W＝UI′t＝6V×0.8A×60s＝288J
1 2
答：(1)只闭合S 时，电流表的示数为0.5A；(2)R的阻值为20Ω；(3)同时闭合S 和S 时，通电
1 0 1 2
1min电路产生的总热量为288J。
【【能能力力培培优优】】
11．（2022·湖南益阳·九年级期末）下面是小刚家电火锅铭牌的部分信息，小刚家电能表的示数
如图所示。把电火锅接在家庭电路中使用时，下列说法错误的是（ ）。
额定电压 220V
频率 50Hz
高温档 2000W
额定功率 中温档 1200W
低温档 800WA．电火锅是利用电流的热效应工作的
B．若家中只接入电火锅在高温档正常工作30min，电能表示数将变成7326.6kW·h
C．电火锅在低温档正常工作时电热丝阻值比高温档正常工作时小
D．电火锅在中温档正常工作10min，消耗的电能为7.2×105J
【答案】C。
【解析】A．电火锅的主要工作元件是电阻，当电流通过电阻时，就会产生热量，将电能转化为内
能，是利用了电流的热效应工作的，故A正确，不符合题意；
B．电火锅在高温档正常工作时，功率P =2000W=2kW
高
工作时间
根据W=Pt可得，家中只接入电火锅在高温档正常工作30min，消耗的电能
所以电能表示数将变成7325.6kW·h+1kW·h=7326.6kW·h
故B正确，不符合题意；
C．电火锅在正常工作时低温档电功率小，高温档时电功率大，根据 可知，当U一定时，P越
大，R越小，所以低温档时电热丝阻值比高温档正常工作时大，故C错误，符合题意；
D．电火锅在中温档时的功率P =1200W
中
正常工作时间t′=10min=600s
10min消耗的电能W=P t=1200W×600s=7.2×105J
中
故D正确，不符合题意。故选C。
12．（2022·湖南湘潭·九年级期末）在探究“影响电流热效应的因素”实验中：（三个烧瓶中均
装有质量相等的煤油）。
（1）为了探究电流通过电阻产生的热量与电流的关系，小楚设计了甲图装置，在烧瓶内安装一根电
阻丝，并插入一支温度计，该实验通过比较______的变化，来判断相同时间内不同电流产生的热量多
少。（2）小楚先测量烧瓶内煤油的温度后，闭合开关，通电30s再测量烧瓶内煤油的温度，得到温度的
升高量填入表中；然后移动滑动变阻器滑片改变电流大小。重复上述操作，获得第二组数据（见表）。
通电时 温度升高
实验次数 电流/A 电阻/Ω
间/s 量/℃
1 0.3 30 10 1.5
2 0.6 30 10 6.0
由此得出：电阻和通电时间相等时，电流越______，其产生的热量越多。
（3）若要探究电流通过电阻产生热量与电阻的关系，可选择乙图中______（填“A”或“B”）烧瓶
中的电阻与甲图中的烧瓶电阻______（填“串联”或“并联”）。
（4）小陈提议利用上述实验装置改做“比较水和煤油比热容的大小”的实验，则她应选择乙图中
______（填“A”或“B”）烧瓶与甲图中的烧瓶______（填“串联”、“并联”或“串联、并联均
可”）。并将其中一烧瓶中的煤油换成等______的水，水和煤油吸热的多少可以通过______（填“温度
升高量”或“加热时间”）来比较的。
【答案】温度计示数；大；B；串联；A；串联；质量；加热时间。
【解析】（1）[1]电流通过导体时会产生热量，煤油吸收热量，温度会上升，放出的热量越多，温
度的示数越高，故可以根据温度的计的示数来判断相同时间内不同电流产生的热量多少。
（2）[2]对比数据可知，电流增大了，通电相同的时间，电阻的大小相同，电流大的，温度计示数
升的比较高，说明电流增大时，电流通过导体产生的热量增多，故结论为电阻和通电时间相等时，电流
越大，产生的热量越多。
（3）[3][4]探究电流与电阻的关系，电阻的大小需要不同，故可以选择乙图中的B电阻；探究电流
与电阻的关系需要控制电流相同，故可以把两个电阻串联起来。
（4）[5][6][7][8]改做“比较水和煤油比热容的大小”的实验，需要液体的种类是变量，加热装置
应该相同，保证相同的时间内放出的热量相同，故选择A电阻；需要控制相同时间内放出的热量相同，
故需要控制电流相同，故选串联；变量是水和煤油，故应该控制影响吸收热量的关键因素质量，必须质
量相同；加热时间越长，相同时间内电阻丝放出的热量越多，相同时间内水和煤油吸热的热量越多，故
可以根据加热时间来比较水和煤油吸收热量的多少。
13．（2024·江西吉安·模拟预测）图甲是一款紫砂电饭锅，其简化电路如乙图所示， 和 是电
热丝，且 ，通过单独或同时闭合开关实现低温和高温挡切换，已知粥的比热容
。求：（1）当电饭锅正常使用时，处于低温挡时的电流？
（2）高温挡和低温挡的额定功率？
（3）正常使用高温挡将2kg的粥从20℃加热到86℃时需要800s，则该电饭锅的加热效率？
【答案】（1）2A；（2）440W， 880W；（3）75%。
【解析】（1）由图乙可知，当 、 都闭合时， 、 并联，根据并联电路的电阻特点可知，此
时电路中的总电阻最小，由 可知，电路中的总功率最大，电饭锅处于高温挡；当只闭合开关
时，电饭锅正常使用时，处于低温挡。低温时电路中的电流为
（2）由上述分析可知，低温挡的功率为
高温挡的功率为
（3）粥吸收的热量
电饭锅实际消耗的电能为
该电饭锅的加热效率为
答：（1）当电饭锅正常使用时，处于低温挡时的电流为2A；（2）低温挡的功率为440W，高温挡的
功率为880W；（3）该电饭锅的加热效率为75%。
