第18.4节 焦耳定律（分层作业）（解析版）-【上好课】2022-2023学年九年级物理全一册同步备课系列（人教版）

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第 18.4 节 焦耳定律（备作业）（解析版）
（作业量：50 分钟）
【题型基础练习】
※题型一、探究电流热效应与哪些因素有关
1.如图是课本“探究电流通过导体产生的热量与导体电阻的关系”的实验装置，两个透明容器中封闭
着等量的空气，电路正确连接后，通电进行实验过程中，下列说法正确的是（　　）。
A．该实验要控制两个电阻丝两端电压相等；
B．通电时间相同，两个容器中空气吸收的热量相同；
C．U 形管中液面高度的变化反映电阻丝产生热量的多少；
D．通过左边容器中电阻的电流比右边容器中电阻的电流大
【答案】C。
【解析】A．由
Q
=
I2Rt
可知，探究电流通过导体产生的热量与导体电阻的关系时，需控制电路电流和
通电时间相等，故 A 错误；
B．两电阻丝串联，电流相同，根据
Q
=
I2Rt
可知，由于图中右边容器的电阻丝阻值较大，在相同时间
内，电流在右容器中产生的热量较多，因此 B 管液面上升得高，即 B 容器中空气吸收的热量多，故 B 错
误；
C．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，故 C 正确；
D．由图可知，两阻值不同的电阻丝串联，通过两电阻丝的电流相同，故 D 错误。
故选 C。
2.为了探究电流通过导体时产生热的多少与哪些因素有关，设计如图甲的装置，将两段阻值不同的电
阻丝（
R1
=5Ω，
R2
=10Ω）分别密封在两个完全相同的容器内，密闭容器内封闭等量的空气。
（1）从实验装置的原理可知，U 形管两管中的液柱高度差是由于 U 形管中______（选填“气体”或
“液体”）热胀冷缩导致的。U 形管中液柱高度差的大小，反映出电流通过电阻丝时产生______的多少；
（2）图甲所示是用来探究电流产生的热量跟______的关系；
（3）图乙所示是用来探究电流产生的热量跟______的关系；
（4）让实验装置乙冷却到初始状态，把右瓶并联的电阻丝都放入瓶内，接通电源，此电路工作一段
时间后，______（选填“左瓶”或“右瓶”）内电阻丝产生的热量多。
【答案】气体；热量；电阻；电流；左瓶。
【解析】（1）[1][2]高度差的形成是由于 U 形管与密封的容器相连，电流通过电阻时产生热量，使得
容器及 U 形管中气体受热体积膨胀，差生压强差，从而产生压力差，气体推动 U 形管两管中的液柱产生高
度差，再通过观察 U 形管中高度差的变化来比较电流通过电阻丝产生热量的多少，采用了转换法。
（2）[3]由甲图可知，左、右两个容器中的电阻丝串联，通过的电流相同，通电时间相同，而电阻丝
的阻值不同，因此是探究电流产生的热量跟电阻的关系。
（3）[4]由图乙可知，右边的容器中的电阻与容器外的电阻并联，再与左边容器中的电阻串联，因此
通过左边容器电阻的电流与通过右边容器电阻的电流不同，而电阻和通电时间相同，因此是探究电流产生
的热量跟电流的关系。
（4）[5]把图乙右边的两根电阻丝并联后，根据并联电路电阻特点，其总阻值为
则相当于把 2.5Ω 的阻值放进右侧瓶中，即左、右两瓶中的电阻串联，通过的电流相同，通电时间相
同，而电阻不同，因此是探究电流产生的热量跟电阻的关系；左侧瓶中的电阻阻值更大，根据 可
知，一段时间后左瓶中电阻丝产生的热量多。
3.在探究“电流通过导体时产生的热量与哪些因素有关”的实验中，实验小组同学猜想：电流通过导
体产生的热量可能与通过导体的电流、导体的电阻和通电时间有关。于是他们利用如图器材进行了探究实
验。甲、乙、丙三个装置的透明容器中各有一段电阻丝，容器中密封着等量的空气，U 形管中液面高度的
变化反映密闭空气温度的变化。
（1）选用___________组合，并将它们___________联接到电源两端进行实验，可以探究电热与电阻
的关系；
（2）选用乙、丙组合，串联接到电源两端进行实验，可以探究电热与___________的关系；
（3）选用乙、丙组合，串联接到电源两端进行实验，发现乙装置 U 形管中液面无高度差，丙装置 U 形
管中液面有高度差，产生此现象的原因可能是乙装置___________。
【答案】甲、乙；串；电流；气密性差（或“漏气”）。
【解析】（1）[1][2]要探究电热与电阻的关系，要用不同阻值的电阻串联在电路中，以确保通过电
阻的电流及通电时间相同，所以应将甲、乙两个组合串联接到电源两端进行实验。
（2）[3]乙、丙两个组合串联在电源两端，因为丙中，容器内的电阻先与容器外的电阻并联后，再与
乙容器中的电阻串联，所以通过两个相同阻值的电阻的电流不同，那么可探究电热与电流的关系。
（3）[4]进行实验时，丙装置 U 形管中液面有高度差，说明电路中有电流通过，电阻产生了热量，而
乙装置中 U 形管中液面无高度差，可能是乙装置的气密性不好，乙容器内电阻产生的热量散失到空气中
了。
※题型二、简单电路中电功、电热的计算
4.如图甲所示，两电热丝
R1
与
R2
并联，
R1
=20Ω，电源电压保持不变，闭合开关，电流表A1和电流表
A2表盘指针均指如图乙所示位置，则以下判断正确的是（　　）。
①
R1
︰
R2
=4︰1
②电源电压是 10V
③
R2
的电功率是 20W
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