5.第四板块 第20课时 电流的热效应和焦耳定律（课堂本）-【中考零障碍】2025年广东中考物理复习

第20课时 电流的热效应和焦耳定律 考情分析 课标内容要求 对应考点 考频 1. 认识电流的热效应 10年3考 2.探究电流通过导体时产生的热量与 3.4.6通过实验，了解焦耳定律。能用焦耳定 10年4考 哪些因素有关 律说明生产生活中的有关现象。 3. 串、并联电路中电热的简单计算 10年5考 4. 串、并联电路中的加热、保温问题 10年5考 知识网络 「定义：电流通过导体时电能转化为内能 影响因素：电阻R、电流I、通电时间t 电流的热效应 应用：电热水器、电饭锅、电熨斗、电热孵化器等 电热的热效应和 防止：电视机后盖有孔、电脑内的散热风扇等 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，跟通电时间成正比 焦耳定律 定义式：Q=t 推导公式：Q=W=Ut=Pt(适用纯电阻电路) 考点过关 考点1)认识电流的热效应 【例1】(2024·珠海二模)小明回到家中，看到家里有各种家用电器，其中主要是利用电流热 效应工作的是 ( A.电热毯 B.电冰箱 C.电风扇 D.笔记本电脑 【方法指导】电流的热效应：电流通过导体要发热，这叫做电流的热效应，利用热效应工作的电器 特点是把电能主要转化成内能，如白炽灯、电炉、电烙铁、电焊等都是电流的热效应的例子。 【变式1-1】如图所示的便携式封口机，使用【变式1-2】随着人们生活水平的不断提高，越 电压为3V的电源，接通电路后，发热电阻 来越多的用电器进入了我们的生活。下列用 温度升高，利用电流的 实现高温 电器主要利用电流的热效应工作的是（ 封口。封口时总是把塑料袋烫坏，应将发热 电阻换成阻值更 的发热电阻。 A. 电风扇 B.电饼铛 C.电冰箱 D.电脑 156阅盟学堂LZAZK GDWL 考点2探究电流通过导体时产生的热量与哪些因素有关 【例2】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，下列说法中正确的是 A.用U形管中液面高度差反映电流产生热量的多少 B.通电后可探究电流产生的热量与电流大小的关系 C.图中两容器中电阻在相同时间内产生的热量之比是1：4 D.通电一段时间后，左侧U形管中液面高度差较大 【方法指导】电流通过导体产生热量的多少不能直接观察，但可以通过液面高度差的变化来反 映，这种研究方法叫转化法；由图可知，两个电阻串联，说明电流相同，那就不能探究电 热与电流的关系；图中通过两串联电阻电流相等，由Q=尸R可得通电时相同时电阻产生 的热与电阻成正比，所以两电阻产生的热量之比为1：2。根据焦耳定律，在电流、通电时 间都相同时，导体的电阻越大，电流产生的热量就越多，U形管的液面高度差就越大。 【变式2-1】(2024·枣庄模拟)用如图所示的【变式2-2】(2024·东莞一 R=52 装置可探究电流产生热量与 (选填 模)如图是探究电流通过导 “电流”或“电阻”)的关系，装置中的U形管 体产生热量的多少跟什么 (选填“是”或“不是”)连通器；电流 因素有关的实验装置。通R,=50 R,=5Ω 通过电阻R2与R产生的热量之比为 ； 电一段时间后，左侧容器连接的U形管液面 若将R3更换为10Ω的电阻， (选 高度差较大，说明电流通过导体产生的热量 填“仍能”或“不能”)完成该实验探究。 跟 (选填“电流”或“电阻”)有关， 如果通过R,的电流为0.2A,10s内电阻R2 产生的热量为 J。将R换成102的 电阻，此装置 (选填“能”或“不 能”)探究电流产生的热量与电阻的关系。 考点3串、并联电路中电热的简单计算 【例3】如图是灯泡L和电阻R的电流随电压变化的图像。由图像可知，若o.3 将灯泡L和电阻R并联在电压为2V的电源两端，则它们在相同时间内产0.2 生的热量之比为 ;若将它们串联在4V的电源两端，此时电路中 0. 的电流为 Ao 3/ 【方法指导】注意串联电路中Q:Q2=R1:R2和并联电路中Q:Q2=R2:R的灵活运用，另外要 充分利用图像中给的信息，运用控制变量的思维进行分析。 【变式3-1】已知电阻R1与R2,且R1=32, 【变式3-2】用如图所示的 R2=6,若R1和R2并联，则通过这两个 装置探究电流产生的热量 电阻的电流之比11：12= 在相同的 与 的关系。通电 R 52 102 时间内电流通过R、R2所产生的热量之比 2 min, (选填“左” Q1:Q2= 或“右”)侧U形管液面高度变化更大，电阻 R,与R2产生的热量之比为 阅盟学堂 LZAZK GDWL 157 考点④串、并联电路中的加热、保温问题 【例4】(2024·苏州)某电饭锅的电路如图所示，发热盘内有发热电阻R1和分压电阻R2,S是 温控开关，当S接α时，电饭锅处于高温挡，通过的电流为4A；当温度达到一定值时，开 关S自动切换到b,电饭锅处于保温挡，通过的电流为0.25A。求： (1)R1的阻值； R2 bo S (2)电饭锅高温挡的功率； (3)保温16min,分压电阻R2产生的热量。 o220V。 【方法指导】熟练掌握串联电路的特点、电功率公式以及焦耳定律的应用，能正确分析不同状 态下的电路连接是解题的关锭。由P=可知，电路中的总电阻最大时总功车最小，电饭 锅处于保温挡；电路中的总电阻最小时总功率最大，电饭锅处于加热挡。 【变式4】(2024·福建)小闽设计的车载可加热果蔬搅拌机工作电路图如图。电热丝R的阻值 为42，电动机标有“12V24W”字样。闭合开关S、S,电动机正常工作。求： (1)电源电压。 (2)闭合开关S、S,电动机1min内消耗的电能。 (3)闭合开关S、S2,通电100s,电热丝R产生的热量。 S, R 158阅盟学堂LZAZK GDWL 重难点突破 重难点工电能W与电热Q的关系 【例1】电路中，某用电器两端的电压为U,通 【举一反三1】一台电动机正常工作时线圈两端 过的电流为I,用电器的电阻为R,若通电 的电压为380V,线圈的电阻为22，线圈中 时间为t,则关于该用电器的电功和电热的 通过的电流为10A。这台电动机工作1s消 关系，下列结论正确的是 () 耗的电能为W,产生的热量为Q，则() A.电路中，电功Ut=PRt A.W=3800J,Q=200J B.电路中，电热为Ut,电功为PR B.W=3800J,Q=3800J C. 若该用电器所在电路为纯电阻电路中， C.W=7200J,Q=200J 则有Ut=Rt D.W=7200J,Q=3800J D. 若该用电器所在电路为非纯电阻电路中， 则有UIt<PRt 【方法指导】 电能（电功）(W) 电热(Q) 计算公式 W=UIt Q=PRt 快慢程度 P电=U P热=PR 在纯电阻电路中，W=Q,P电=P热 关系 在非纯电阻电路中，W>Q,P>P热 重难点2加热（高挡功率）和保温（低挡功率）问题易混 【例2】【物理与生活】小玥在妈妈指导下用电熨【举一反三2】(2024·达州)如图所示是某品牌 斗熨烫衣服，她首先阅读说明书，知道电熨 电热毯内部电路简化图，该电热毯具有高低 斗有“低温”“高温”两个挡位，其简化电路 两挡加热功能，下列说法正确的是 ( 如图所示，R1、R2是电热丝，R1=48.42, A.只闭合开关S,时，电路处 R R2=96.82,S为旋转式开关。当她旋转触 于高温挡 R 片接触触点1和2时，电熨斗为 挡 B.只闭合开关S2时，电路处 o220V。 位，该挡位通电1min,电流产生的热量为 于低温挡 C.同时闭合开关S、S2时，电路处于高 温挡 D.同时闭合开关S、S2时， 电路处于低 R 温挡 。220Vo 【方法指导】由电路图可知，触片接触触点1和2时，R1接入电路中，S的触片接触触点2和3 时，两电阻并联，根据电阻的串并联特点可知：并联时电阻最小。所以，当她旋转触片接 触敏点1和2时，电受+处于低温指：根搭Q=胃及可以求得电流产生的惑王。 阅盟学堂LZAZK GDWL159 精讲实验 实验25探究电流的热效应 实验常考命题点 1.【猜想】电流的热效应可能与导体电阻、电流大小、通电时间等有关。 2. 【设计与进行实验】 (1)实验装置。 甲 (2)实验方法：转换法和控制变量法。 ①转换法的应用：通过温度计的示数或U形管两侧液面的高意差反映产生电热的 多少。 ②控制变量法的应用。 a.探究电热与电阻的关系，控制通过电阻丝的电流（两电阻串联)和通电时间相 同，选择两个电阻不同的电阻丝（见图甲）。 b.探究电热与电流的关系，控制电阻丝阻值和通电时间相同，改变通过两电阻丝的电 流大小（见图乙）。 C. 探究电热与通电时间的关系，控制电阻丝的阻值和通过电阻丝的电流相同，改变通 电时间的长短。 3.【实验结论】 导体产生的电热与电流、电阻和通电时间有关： (1)在电阻和通电时间相同的情况下，通过导体的电流越大，产生的热量越多。 (2)在电流和通电时间相同的情况下，导体的电阻越大，产生的热量越多。 (3)在电阻和通过导体的电流相同的情况下，通电时间越长，产生的热量越多。 4. 【交流与评估】 (1)被加热的材料选用煤油或空气的原因：利用煤油比热容小升温明虽；空气热胀冷缩 明墨 (2)对被加热物质的要求：初温和质量相同的同种物质。 (3)该实验成败的关键是：确保奢闭客器的密封性良好。 (4)多次实验的目的：避免偶然因素对实验结论的影响，得出普遍规律。 5. 利用电流的热效应解释日常生活中的现象（例：电视机背后的散热孔、电脑的散热扇》 【例25】如图是探究“电流通过导体时产生的热量与哪些因素有关”的实验装置，两个透明容器 中密封着等量的空气。 160 阅盟学堂LZAZK GDWL R,=52 R=5ΩR,=52 之 (1)实验中通过观察 的大小来比较透明容器中的电阻 丝产生热量的多少。这里运用了 (选填“转换”或“等效替代”)法。 (2)此实验中选用空气作为被加热物质的原因： (3)通电后透明容器中空气的内能是通过 (选填“做功”或“热传递”)的方式改变的。 (4)甲装置可探究电流产生的热量与 的关系，通电一段时间后， （选填“左” 或“右”)侧U形管中的液面高度差大。 (5)乙装置中电阻R的作用主要是 (6)利用如图甲所示的装置进行实验，发现通电一段时间后，左侧U形管中的液面高度几乎 不变，出现此现象的原因可能是 0 (7)通电一段时间后发现，图乙所示的装置中两侧U形管内液面高度差始终相等，若电路中 只有一处出现故障，则可能是 0 (8)若通电时间为8s,电流为2A,甲图中左侧电阻产生的热量为 J。 当堂检测 1.有额定电压和额定功率均为“220V40W”的电风扇、日光灯、电烙铁，若三者都在额定电 压下正常工作，则这些用电器在相等的时间内产生热量最多的是 ( A.电风扇 B.日光灯 C.电烙铁 D.一样多 2.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，通电一段时间后，容器 (选填“甲”或“乙”) 内电阻丝产生的热量较多。 52 0.4 220Vo- 0.3 0.2 52 0.1 3 U/V 第2题图 第3题图 第4题图 3.(2024·达州)定值电阻R和灯泡L,其电流随两端电压的变化图像如图所示。若将R与L串 联在4V电源两端，则R与L消耗的电功率之比为 ；若将R与L并联在2V的电源 两端，电路消耗的总功率为 W。 4.【物理与生活】(2024·龙湖区模拟)如图所示是某养生壶的简化工作电路图，它有加热、保 温两挡，加热挡额定功率为880W，R1、R2是电热丝（阻值不随温度的变化而变化），其中 R2=1652。当开关S接b点时，养生壶处于 挡；养生壶加热挡正常工作时通过的 电流为A；养生壶保温挡正常工作100s消耗的电能为 。 阅盟学堂LZAZK GDWL161 5.(2024·辽宁)如图，甲、乙两个透明容器内均装有质量为100g、初温为25℃的某种绝缘液 体，甲、乙中都有一段电阻丝，R1=52,R2=102。闭合开关，电流表的示数为1.2A。 通电120s后，甲中温度计的示数为29℃。求： (1)R2两端的电压； (2)R2的电功率； (3)电流通过R1产生的热量； (4)液体的比热容（不计热量损失）。 R 学生电源0。 步 。 6.图甲是某品牌家用电吹风，其电路如图乙所示，R、R2为电阻丝，M为电动机。通过调节 开关，可使电吹风分别处于“停止”“冷风”“暖风”或“热风”四种状态。 R B R 9 S …220V。 甲 U (1)要使电吹风正常工作，图甲中的A处应安装 B处应安装 。(均 选填“电动机”或“电阻丝”)》 (2)如图乙所示，要使电吹风处于“冷风”状态，应闭合开关；要使电吹风处于“暖风” 状态，应闭合开关 (3)已知电吹风处于“暖风”状态时，从出风口吹出的空气温度升高了20℃；处于“热风”状 态时，从出风口吹出的空气温度升高了30℃。假设这两种状态下的热效率相同，相同 时间内吹出的空气质量相同，则R:R2= (4)电吹风用了几年后，由于电阻丝的升华，实际发热功率会 (选填“变大”“变小”或 “不变”)。 162阅盟学堂LZAZK GDWL(4)①2.5V②电阻R/2③电流I/A 〉W=P't=50W×100s=5000J 4.(1)断开左(2)滑动变阻器断路 答：略。 (3)a当电阻一定时，通过导体的电流跟 例4C变式4-1A 导体两端的电压成正比 变式4-20.532.4 (4)③R+1R-R 例5B变式5-1A I2-I1 变式5-2乙乙甲 5.解：(1)由图可知，开关S闭合、S,断开时 重难点突破 只有R,工作，电流表测量的是通过R,的电 例1A举一反三1D U 6V 流，通过R的电流1=元=S0=Q4A, 例24：31：5 即电流表示数为0.4A。 举一反三2C (2)开关S、S,都闭合时，R、R2并联， 例3D 根据电流表量程可知，干路的总电流最大 举一反三363.60.8 为0.6A, 当堂检测 根据并联电路的电流特点可知，通过电阻 )1.A R2的最大电流 2.1.8×10530003800 12=1-I1=0.6A-0.4A=0.2A 3.L23 根据并联电路的电压特点可知，R2两端的 4.(1) 电压U,=U=6V, 由欧姆定律可知，R2的最小阻值 U 6V R=元=02A=300 答：略。 第19课时电能电功电功率 考点过关 (2)断开断路(3)0.240.6(4)C 例1C变式1-1C变式1-2C 5.解：(1)当开关S闭合，S。断开时，电路 例244002402363.2 是由R2组成的简单电路， 变式2-1219.61.8×1061500 根据P-可知，当开关S闭合，S断开 变式2-2D 时，电水壶处于保温状态，此时电路中的 例3解：(1)由图可知，当开关S闭合时， R1与R2串联，电流表测电路中的电流， 电流 电阻R1的阻值为20①，电流表的示数为0.2A, 1号-义-02A 由欧姆定律可知，R,两端的电压为 (2)当开关S和S。均闭合，此时电水壶处 U1=R1=0.2A×202=4V 于加热状态，R的电功率为 根据串联电路的电压规律可知，R,两端的电 压为 P1=P点-P2=880W-44W=836W (3)在加热状态下，该电水壶工作50s消 U2=U-U1=6V-4V=2V 耗的电能 由1=只得，尾的阻值为 W=Pat=880W×50s=4.4×10J 尼-9-X=10n 答：略。 第20课时电流的热效应和焦耳定律 (2)通电1min,电流通过R,做的功为 考点过关 W1=U1t=4V×0.2A×60s=48J 例1A (3)电路消耗的电功率为 P=UI=6V×0.2A=1.2W 变式1-1热效应大 答：略。 变式1-2B 变式3解：(1)由题意可得，灯泡L和电阻 例2A R并联在电路中，消毒柜正常工作，所以电路 变式2-1电流不是1：4仍能 中的电源电压为220V, 变式2-2电流0.5不能 通过R的电流 例35：20.15 1=兴02A 变式3-12：12：1 变式3-2电阻右1：2 (2)R的电功率为 例4解：(1)当S接a时，电饭锅处于高温 P=UI=220V×2A=440W 挡，通过的电流为4A,电压为220V, (3)紫外灯L两端的电压为220V,正好处于 额定电压工作状态，工作100s消耗的电能 R的阻值风=公-=5 阅盟学堂LZAZK GDWL一7一参考答案 (2)电饭锅高温挡的功率 P商=U1商=220V×4A=880W (3)当S接b时，电饭锅处于保温挡，电路总 .V-220V 电阻R。=层-0.25A 880, R2的阻值R2=R点-R1=8802-552=8252, 保温16min,分压电阻R2产生的热量 02=1R2t=(0.25A)2×8252×16×60s =4.95×104J 答：略。 变式4解：(1)闭合S、S,时，电路中只有 电动机正常工作，则电源电压 U=U=12 V (2)根据W=P:可知，电动机消耗的电能 W=Pt1=24W×60s=1440J (3)闭合S、S2,电路中只有电热丝R工作， 通过电热丝R的电流 1只-03A 电热丝R产生的热量 Q=2Rt2=(3A)2×42×100s=3600J 答：略。 重难点突破 例1C举一反三1A 例2低温6×10 举一反三2C 精讲实验 例25（1)U形管中液面高度差转换 (2)空气的热胀冷缩现象明显，便于观察实验现象 (3)热传递(4)电阻右 (5)使通过R,和R,的电流不相等 (6)左侧透明容器的密闭性不好 (7)电阻丝R断路(8)160 当堂检测 1.c 2.电流高度差甲 3.3:11.3 4.加热42.2×10 5.解：（1)分析电路可知，R1、R2串联，电 流表测电路中的电流。R2两端的电压为 U2=IR2=1.2A×102=12V (2)R2的电功率为 P2=U2I=12V×1.2A=14.4W (3)电流通过R产生的热量为 Q=R1t=(1.2A)2×52×120s=864J (4)不计热量损失，则甲中液体吸收的热 量为 2厦=2=864J 根据2吸=cm△t,液体的比热容为 0=2n 864J =m4r0.1kg×(29℃-25℃) =2.16×103J/(kg·℃)》 答：略。 6.(1)电阻丝电动机(2)SS和S2 (3)1:2(4)变小