第3节 焦耳定律（举一反三讲义）物理沪科版（五四学制）2024九年级上册

第3节 焦耳定律 目录 【学习目标】 1 【思维导图】 2 【知识梳理】 2 知识点1：电流通过导体产生的热量与哪些因素有关？ 2 知识点2：焦耳定律 6 知识点3：哪些常见现象与电流热效应有关？ 10 【巩固训练】 12 【学习目标】 1．能通过生活实例，认识电流的热效应。 2. 能在实验的基础上引出焦耳定律，会用焦耳定律进行计算。 3. 通过学习电热的利用和防止，学会辩证地看待问题。 重点： 焦耳定律的理解及应用。 难点： 会应用焦耳定律解决实际问题。 【思维导图】 【知识梳理】 知识点1：电流通过导体产生的热量与哪些因素有关？ 1.定义： 电流通过导体时，把电能转化为内能的现象。 2.实验： 电流产生热量多少与什么因素有关？ （1）原理： U形管中液面高度的变化来判断电流通过电阻丝通电产生电热的多少（转换法）。 （2）方法：控制变量法。 甲图中电阻丝串联的目的是控制电流相等。 乙图中两个5Ω的电阻阻值相同，但是一个在干路电流大，一个在支路电流小。 （3）实验采用密闭空气的原因： 空气比热容小，在相同条件下吸热，温度升高的快。 （4）实验结论： A.图甲说明：在电流和通电时间一定时，电阻越大，电流产生的热量越多。 B.图乙说明：在电阻和通电时间一定时，电流越大，电流产生的热量越多。 C.另外，在电流和电阻一定时，通电时间越长，电流产生热量越多。 【典例1】如图所示，在研究电热与哪些因素有关的验中，同学们猜想电热可能与电流大小、电阻大小以及通电时间长短有关。 （1）左侧密闭容器内电阻丝阻值为5Ω，右侧密闭容器外部，将一个阻值为5Ω的电阻与这个容器内的电阻丝并联，目的是使通过左右两密闭容器内电阻丝的______不同，右侧容器内电阻丝的阻值应为______Ω，才能符合实验研究的要求； （2）本实验是研究电流的____效应；实验中通过U形管中液面的高度差反映密闭空气温度的变化，左侧U形管中液面高度差大于右侧U形管中液面高度差，说明：______。 【答案】（1）电流，5；（2）热，见解析. 【解析】（1）右侧密闭容器内外两段电阻丝并联，左侧电阻丝在干路上，根据并联电路电流特点可知，通过左侧密闭容器内电阻丝的电流大于右侧密闭容器内电阻丝的电流，即二者电流大小不相同；两密闭容器内电阻丝的电流不同，目的是探究电热与电流的关系，要控制两电阻丝的阻值相同，左侧容器内电阻丝阻值为5Ω，那么右侧容器内电阻丝的阻值应为5Ω，才能符合实验研究的要求。 （2）电流通过电阻丝时，电能转化为内能，这种现象叫电流的热效应。 实验中通过U形管中液面的高度差反映密闭空气温度的变化，高度差越大，说明电阻丝产生热量越多。左侧U形管中液面高度差大于右侧U形管中液面高度差，说明左侧电阻丝产生的热量大于右侧电阻丝产生的热量，可以得出结论：当电阻和通电时间一定时，电流越大，产生的热量越多。 【变式1】如图是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装置，两个透明容器中密封着等量的空气，U形管中液面的高度的变化反应密闭空气温度的变化，下列说法正确的是（　　） A．该实验装置是为了探究导体产生的热量与电阻的关系 B．将左边容器中的电阻丝换成10Ω的电阻丝后，就可以探究电流产生的热量与电阻的关系 C．通电一段时间后，左侧U形管中液面的高度差比右侧的大 D．该实验装置是利用U形管中液体的热胀冷缩来反映电阻丝放出热量的多少的 【答案】C。 【解析】A．图中容器中的电阻阻值相同，通过两个电阻的电流不同，所以该实验装置是为了探究导体产生的热量与电流的关系，故A错误； B．将左边容器中的电阻丝换成10Ω的电阻丝后，则两个容器中的电阻阻值不同，通过两个电阻的电流也不同，所以不能探究电流产生的热量与电阻的关系，故B错误； C．图中容器中的电阻阻值相同，通过左边容器中电阻的电流大于通过右边容器中电阻的电流，由Q=I2Rt可知，通电一段时间后，左边容器中电阻产生的热量大于右边容器中电阻产生的热量，所以左侧U形管中液面的高度差比右侧的大，故C正确； D．该实验装置中U形管中液体的的高度差反映电阻丝放出热量的多少的，故D错误。 所以选C. 【变式2】某同学用如图甲所示的实验装置探究电流通过导体产生的热量与哪些因素有关，两个透明容器中封闭着等量的空气。 （1）实验中通过观察_____________来比较电流通过导体所产生热量的多少； （2）采用图乙中的实验装置探究“电流产生的热量跟电流是否有关”时，右边透明容器中应该选用阻值为____Ω的电炉丝； （3）电炉丝通过导线接到电路里，电炉丝热得发红，而导线几乎不发热的现象可以用图_____（填“甲”或“乙”）的实验结论来解释。 【答案】（1）U形管两液面高度差；（2）5；（3）甲。 【解析】（1）电流通过电阻丝产生的热量的多少不能直接看出来。可以观察两个U形管中液面的高度差，液面的高度差越大，说明空气体积膨胀的越多，吸收的热量越多，电阻产生的热量越多。因此实验中通过观察U形管液面高度差来比较电流通过导体所产生热量的多少。 （2）探究“电流产生的热量跟电流是否有关”时，应控制电阻、通电时间相同，电流不同，故右边透明容器中应选用阻值为5Ω的电阻丝。 （3）图甲中的实验结论为电流产生的热量的多少与电阻大小有关，电流、通电时间相同时，电阻越大，产生的热量越多。电炉丝通过导线连接到电路里，电阻丝与导线串联，电流是相同的，电阻丝的电阻比导线的电阻大，所以电阻丝产生热量多发红，导线产生热量少不发热。 【变式3】在探究电流通过导体产生的热量与电流的关系的实验中，实验器材如图所示。请：①选择合适的电阻，并标在虚线方框内；（供选择电阻：R1=5Ω，R2=10Ω，R3=10Ω）②用笔画线代替导线补充完整电路的连接。 【答案】右图. 【解析】探究电流通过导体产生的热量与电流的关系，根据控制变量法可知：需要控制电流不同，电阻相同，通过比较相同阻值的电阻产生热量的多少来进行实验，故参与比较的电阻的阻值应该相等，通过R1和R3并联，以此来改变通过R3的电流大小，实验图如右。 知识点2：焦耳定律 1.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。 2.定律公式： Q=I2Rt (适用于所有电路) （1）单位：J、A、 Ω、S。 （2）变形公式：已知其中3个物理量，就可以求第4个量。 3.对于纯电阻电路可推导出： Q=W=UIt； Q=W= U2t/R； Q=W=Pt。 特别强调：电能必须全部转化为内能才能用。 4.发热功率： P热=Q/t=I2Rt/t=I2R 【典例2】将电能输送到几百千米之外的用户，在输电线上会有能量的损耗，这主要是由于电流的____效应引起的。某段输电线路的总电阻为0.5Ω，输送电流为100A，每输电1min，这段线路便会损耗______J的电能。 【答案】热，3×105. 【解析】由于输电线有电阻，电流通过导体一部分电能转化为内能，造成电能的损耗，这种现象叫电流的热效应。 根据焦耳定律可得，这段电路损耗的电能为 Q=I2Rt=（100A）2×0.5Ω×1×60s=3×105J 【变式1】一根60 Ω的电阻丝接在36 V的电源两端，在5 min内共产生多少热量？ 【解析】先利用欧姆定律计算出通过电阻丝的电流。 I=U/R=36V/60 Ω=0.6A 再用焦耳定律公式计算电流产生的热量： Q=I2Rt=(0.6A)2×60 Ω×5×60s=6480J 【变式2】某电动机上标有“220V 2A”，它的线圈电阻为5Ω，当它正常工作1min后，消耗的电能为多少？线圈中产生的热量为多少？如没有其他能量的损失，则得到多少的机械能？ 【解析】消耗的电能为：W总=UIt=220V×2A×60s=26400J 线圈中产生的热量为：Q=I2Rt=(2A)2×5 Ω×60s=120J 得到的机械能为：W机=W总－Q=26400J－120J=25200J 【变式3】一只电烙铁的额定电压是220V，在额定电压下工作时的电阻是1210Ω，求： （1）电烙铁的额定功率有多大？ （2）电烙铁在额定电压下通电10min产生多少热量？ （3）当实际电压只有额定电压的80%时，电烙铁的电阻保持不变，此时电烙铁的实际功率是多少？ 【解析】（1）电烙铁的额定功率 P=UI= = （2）电烙铁在额定电压下通电10min产生的热量 Q=W=Pt=40W×10×60s=2.4×104J （3）实际电压U实=80%U=80%×220V=176V 电烙铁的实际功率 P实= = 【变式4】如图所示电路是某电饭锅的内部简化电路图，有1000W加热和40W保温两挡功率可切换。 （1）若开关S接a，电饭锅处于_________挡； （2）开关S接b，电饭锅工作5min时产生的热量是_________J； （3）电水壶在加热挡正常工作3min，标有3000r/kW·h的电能表的转盘转过________。 【答案】（1）加热；（2）1.2×104；（3）150. 【解析】（1）由电路图知，当开关S接到b时，电阻R1、R2串联，电路中的电阻较大，根据 P= 可知电路的总功率较小，处于保温挡；开关接a时，电阻R1单独工作，电路中的电阻较小，根据P= 可知电路的总功率较大，处于加热挡。 （2）开关S接b，处于保温挡，电饭锅工作5min时产生的热量 Q保=W保=P保t=40W×5×60s=1.2×104J （3）电水壶在加热挡正常工作3min产生的热量 Q加=W加=P加t=1000W×3×60s=1.8×105J=0.05kW·h 电能表转盘转的转数 n=0.05kW·h×3000r/(kW·h)=150r 【变式5】如图甲为一只家用电吹风，它内部有一根电热丝和一个产生强风的风扇。 （1）小丽给家里的猫咪洗完澡，用电吹风帮猫咪吹干毛发后，发现原本干净的电吹风尾部吸附了不少毛发，造成这一现象的物理原理是______； （2）如图乙为电吹风的内部电路简图，通过开关S1和S2实现冷风和热风两挡功能，电热丝应该接在图中______（选填“A”或“B”）位置； （3）该电吹风的部分参数如下表，电吹风冷风挡正常工作时，通过风扇的电流是多少？（保留两位小数）电热丝的电阻及其1min内产生的热量是多少？ 额定电压 220V 热风功率 1250W 冷风功率 40W    【答案】（1）流体中流速越大的位置，压强越小；（2）B；（3）0.18A，7.26×104J 【详解】（1）在使用电风扇时，入风口处空气流速较大，根据流体压强与流速的关系可知，流速越大的位置，压强越小，所以就能把这些毛发压到压强小的地方去。 （2）由图乙所示，电吹风内部有一根电热丝和一个产生强风的风扇并联，开关S1控制干路，开关S2应该控制电热丝的支路，所以风扇装在A处，电热丝装在B处，当开关S1闭合S2断开时，风扇正常工作吹冷风；当两个开关都闭合时，风扇和电热丝同时工作，电吹风吹出热风。 （3）由表中参数可得通过风扇的电流为 I=P/U=40W/220V=0.18A 电吹风热风档正常工作时，电热丝的电功率为 P1=1250W-40W=1210W 则电热丝的电阻为 R＝==40Ω 电热产生的热量为 Q=W=Pt=1210W×1×60s=7.26×104J 知识点3：哪些常见现象与电流热效应有关？ 1.电热器： （1）定义：利用电流的热效应而制成的发热设备。 （2）组成：电热器的主要组成部分是发热体，发热体是由电阻率大、熔点高的合金丝制成。 （3）优点：清洁卫生无污染、热效率高、方便控制和调节温度。 2.电热的防止： 用电器开散热窗、电脑装电风扇等。 【典例3】学习了电流的热效应后，关于电热的下列几个说法错误的是（A） A．电热会烧毁电器元件，引发火灾，有百害而无一利 B．电流通过任何用电器都或多或少地会产生热量 C．因为电流过大产生电热而烧坏局部电路，可用于整体电路的保护 D．为防止电热带来的危害，要尽量减少电热的产生并考虑如何加快散热 【解析】A. 电流的热效应有不利的因素，如电热会烧毁电器元器件，引发火灾。但在我们生活中和许多产业中都要用到电热．如家里的电饭锅、电熨斗，养鸡场的电热孵化器等都是利用电热的，故选项A错误； B. 任何用电器中都有导线，导线都有电阻，当电流经过电阻时，就会产生热量，所以选项B的说法是正确的； C. 保险丝是用电阻率大而熔点低的材料制成的，当电流过大时，它由于温度升高而熔断，切断电路，起保护作用，所以选项C正确； D. 为防止电热带来的危害，要尽量减少电热的产生并考虑如何加快散热，目的是为了防止由于温度过高而损坏用电器，选项D正确． 故选A. 【变式1】下列实例中，为了防止电热产生危害的是（　　） A．用电熨斗熨衣服 B．高空飞行员所穿衣服里有电热保温装置 C．电视机的机壳上有许多小孔 D．孵化家禽的电热孵卵机 【答案】C 【详解】ABD．电熨斗、高空飞行员所穿衣服里的电热保温装置、孵化家禽的电热孵卵机都是利用电热来为人类服务，故ABD不符合题意； C．电视机的机壳上有许多小孔是为了把各电器元件工作时产生的热量及时散失掉，即是为了防止电热危害，故C符合题意。 故选C。 【变式2】将规格都是“220V、1000W”的一台空调、一台吹风机和电烤箱分别接入家庭电路中，通电时间相同，下列说法正确的是（　　） A．电烤箱产生的热量最多 B．空调产生的热量最多 C．吹风机产生的热量最多 D．三个用电器产生的热量一样多 【答案】A 【详解】家庭电路电压是220V，三个电器都在额定电压下工作，实际功率相同都是1000W，通电相同时间，由W=Pt可知，三个用电器在相同时内消耗的电能相同。 A．电烤箱工作时，电能全部转化为内能，产生的热量最多，故A正确； B．空调工作时，大部分电能使压缩机和电风扇转动，转化成机械能；只有一小部分电能使压缩机和电风扇的线圈发热，产生少量的热量，故B不正确； C．吹风机工作时，一部分电能使风扇转动，转化成机械能；一部分电能使电热丝发热，产生热量，故C不正确。 D．三个用电器消耗的电能相同，但产生的热量不同，故D不正确。 故选A。 【变式3】（2023·福建·统考中考真题）下列利用电流热效应工作的用电器是（    ） A．电视机 B．电风扇 C．电脑 D．电炉 【答案】D 【详解】A．电视机工作时电能不是主要转化为内能，不是利用电流热效应工作的，故A不符合题意； B．电风扇工作时电能主要转化为机械能，不是利用电流热效应工作的，故B不符合题意； C．电脑工作时电能不是主要转化为内能，不是利用电流热效应工作的，故C不符合题意； D．电炉工作时电能主要转化为内能，是利用电流热效应工作的，故D符合题意。 故选D。 【巩固训练】 1.（2025·福建）将包装口香糖的锡箔纸剪成如图形状，其他条件相同时，C处的横截面积小，电阻 。A、B两端分别与电池正负极接触，观察到C处起火，该现象利用了电流的 效应。 【答案】大 热 【解析】[1]导体的电阻与导体的材料、长度和横截面积等因素有关，其他条件相同时，导体的长度越长、横截面积越小导体的电阻越大，由图可知，其他条件相同时，C处的横截面积小，故C处的电阻大。 [2] A、B两端分别与电池正负极接触，观察到C处起火，说明电流通过导体产生了热量，即电能转化成内能，这种现象叫做电流的热效应。 2．（2025·安徽）图示电路中，电源电压保持不变，、均为定值电阻，其中。闭合开关，电流表的示数为，通电整个电路共产生的热量，则电阻产生的热量为 。 【答案】2 【解析】由图可知，闭合开关后，电路为并联电路，电流表测的电流，则通电，产生的热量为 根据并联电路的特点可知，整个电路产生的热量等于各支路电阻产生的热量之和，则电阻产生的热量为 3.（2025·江苏苏州）如图是一款电水壶的电路简图，均为加热电阻，通过旋转旋钮开关可实现加热与保温功能的切换。保温功率为88W，阻值为，加热时应将开关旋至 （1/2）位置，加热功率为 W，阻值为 【答案】2 1100 506 【解析】[1]根据可知，在电源电压U一定时，电阻R越小，电功率P越大。由图可知，当开关旋至1位置时，R1​与R2​串联，此时电路中的总电阻R总​=R1​+R2​。当开关旋至2位置时，只有R1​接入电路，此时电路中的总电阻R总′​=R1​。因为R1​+R2​>R1​，所以开关旋至2位置时，电路中的电阻最小，电功率最大，电水壶处于加热状态。 [2]根据可得加热功率 [3]当开关旋至1位置时，R1​与R2​串联，此时电水壶处于保温状态，保温功率P保温​=88W。此时电路中的总电阻 R2​的阻值R2​=R串​−R1​=550Ω−44Ω=506Ω 4.（2025·天津）国家标准《家用和类似用途电器的安全》中规定，电水壶电源线一般不应长于75cm。这是通过缩短电源线长度来减小______，从而______（选填“增加”或“减少”）电源线通电时产生的热量。 【答案】 ①. 电阻 ②. 减少 【解析】 【详解】[1][2]导体的电阻与导体的材料、长度、横截面积和温度有关，缩短电源线长度，材料和横截面积不变，可以减小电源线的电阻，由Q=I2Rt可知电流和时间相同，电阻越小，产生的热量越少，电水壶和电源线串联，通过它们的电流和时间相等，减小电源线的电阻，可以减少电源线通电时产生的热量。 5.（2025·黑龙江伊春市） 如图是探究电流通过导体时产生的热量跟电阻大小的关系的实验装置，实验中通过观察 ______________ 来比较电阻产生的热量。若通过电阻的电流是0.2A，则阻值为5Ω的电阻在1min内产生的热量为 _______ J。 【答案】 ①. U形管中液面高度差 ②. 12 【解析】 【详解】[1]实验中通过观察U形管中液面高度差来比较电阻产生的热量，这是转换法的应用。 [2]，，，则产生的热量 6.（2025·四川泸州）“天工”社团的同学们用宽度不同、厚度均匀的铝片自制了一个电热切割器，用来切割塑料泡沫，如图所示。下列分析正确的是（　　） A．通过EF、FG和GH三段铝片的电流相等 B．加在EF、FG和GH三段铝片两端的电压相等 C．EF、FG和GH三段铝片的电阻相等 D．用GH段去切割塑料泡沫，效果最好 【答案】A 【解析】A．由图可知，EF、FG和GH三段铝片是串联在电路中的，根据串联电路的电流特点：串联电路中各处的电流相等，所以通过EF、FG和GH三段铝片的电流相等，故A正确； BC．电阻的大小与导体的材料、长度、横截面积和温度有关（本题中温度、材料相同）。由图可知，三段铝片长度均为，但宽度不同（即横截面积不同），根据“在材料和长度相同时，横截面积越小，电阻越大”,可知三段铝片的电阻关系为；根据欧姆定律（相同，不同），所以加在GH、EF、FG三段铝片两端的电压关系为,故BC错误； D．根据焦耳定律（、相同），电阻越大，产生的热量越多。因为，所以FG段电阻最大，产生热量最多，用FG段去切割塑料泡沫，效果最好，故D错误。 故选A。 7．（2025·江苏苏州）如图甲，两个相同的容器中分别装有液体a、b，液体a的质量大于b的质量。用两个电热丝分别对液体a、b加热，电热丝的阻值大于的阻值，工作电压相同，且电热丝产生的热量均被液体吸收，液体a、b温度随时间的变化关系如图乙。下列说法正确的是（　　） A．a、b为同种物质 B．a的比热容小于b的比热容 C．相同时间内a、b吸收的热量相等 D．的电功率大于的电功率 【答案】B 【解析】A．由图像可知，a、b沸点不同，所以a、b不是同种物质，故A错误； CD．电热丝的阻值大于的阻值，工作电压相同，根据，的电功率小于的电功率，因为是纯电阻电路，根据可知相同时间产生的热量少于产生的热量，电热丝产生的热量均被液体吸收，所以相同时间内a吸收的热量少于b吸收的热量，故CD错误； B．相同时间内a吸收的热量少于b吸收的热量，由图像可知，沸腾前相同时间内a升高的温度大于b升高的温度，且液体a的质量大于b的质量，根据可知a的比热容小于b的比热容，故B正确。 故选B。 8．（2022·湖南株洲·）如图是探究“电流通过导体时产生热量的多少跟什么因素有关”的实验装置，通电前，A、B两个U形管的液面相平，通电一段时间后，通过R1、R2的电流分别为I1、I2，则（　　） A． I1=I2，A管中的液面较低 B． I1>I2，A管中的液面较高 C． I1=I2，A管中的液面较高 D． I1<I2，A管中的液面较低 【答案】B 【详解】由题图可知，右侧两电阻丝并联后与左侧电阻丝串联，根据并联电路中干路电流等于各支路电流之和可知，I1>I2；由Q=I²Rt可知，通电时间相同时，I1>I2，R1=R2，所以左侧电阻产生的热量较多，密闭空气吸收热量后，体积不变，压强变大，左侧容器内气体的压强与大气压的差值较大，A测玻璃管液面较高。故B符合题意，ACD不符合题意。故选B。 9.（2025·四川凉山）电热暖手宝是生活中常见的取暖设备。某款电热暖手宝的主要参数如下图所示，其正常工作4min，恰好将袋内液体从10℃加热至32℃[袋内液体的比热容取]。求： (1)电热暖手宝正常工作时的电流； (2)袋内液体从10℃加热至32℃吸收的热量； (3)该过程中、电热暖手宝的加热效率。 【答案】(1)2.5A (2)9.24×104J (3)70% 【解析】（1）根据参数可知，电热暖手宝正常工作时的电流为 （2）袋内液体从10℃加热至32℃吸收的热量为 （3）该过程中、电热暖手宝消耗的电能为 电热暖手宝的加热效率为 / 学科网（北京）股份有限公司 $ 第3节 焦耳定律 目录 【学习目标】 1 【思维导图】 2 【知识梳理】 2 知识点1：电流通过导体产生的热量与哪些因素有关？ 2 知识点2：焦耳定律 5 知识点3：哪些常见现象与电流热效应有关？ 7 【巩固训练】 8 【学习目标】 1．能通过生活实例，认识电流的热效应。 2. 能在实验的基础上引出焦耳定律，会用焦耳定律进行计算。 3. 通过学习电热的利用和防止，学会辩证地看待问题。 重点： 焦耳定律的理解及应用。 难点： 会应用焦耳定律解决实际问题。 【思维导图】 【知识梳理】 知识点1：电流通过导体产生的热量与哪些因素有关？ 1.定义： 电流通过导体时，把电能转化为内能的现象。 2.实验： 电流产生热量多少与什么因素有关？ （1）原理： U形管中液面高度的变化来判断电流通过电阻丝通电产生电热的多少（转换法）。 （2）方法：控制变量法。 甲图中电阻丝串联的目的是控制电流相等。 乙图中两个5Ω的电阻阻值相同，但是一个在干路电流大，一个在支路电流小。 （3）实验采用密闭空气的原因： 空气比热容小，在相同条件下吸热，温度升高的快。 （4）实验结论： A.图甲说明：在电流和通电时间一定时，电阻越大，电流产生的热量越多。 B.图乙说明：在电阻和通电时间一定时，电流越大，电流产生的热量越多。 C.另外，在电流和电阻一定时，通电时间越长，电流产生热量越多。 【典例1】如图所示，在研究电热与哪些因素有关的验中，同学们猜想电热可能与电流大小、电阻大小以及通电时间长短有关。 （1）左侧密闭容器内电阻丝阻值为5Ω，右侧密闭容器外部，将一个阻值为5Ω的电阻与这个容器内的电阻丝并联，目的是使通过左右两密闭容器内电阻丝的______不同，右侧容器内电阻丝的阻值应为______Ω，才能符合实验研究的要求； （2）本实验是研究电流的____效应；实验中通过U形管中液面的高度差反映密闭空气温度的变化，左侧U形管中液面高度差大于右侧U形管中液面高度差，说明：______。 【变式1】如图是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装置，两个透明容器中密封着等量的空气，U形管中液面的高度的变化反应密闭空气温度的变化，下列说法正确的是（　　） A．该实验装置是为了探究导体产生的热量与电阻的关系 B．将左边容器中的电阻丝换成10Ω的电阻丝后，就可以探究电流产生的热量与电阻的关系 C．通电一段时间后，左侧U形管中液面的高度差比右侧的大 D．该实验装置是利用U形管中液体的热胀冷缩来反映电阻丝放出热量的多少的 【变式2】某同学用如图甲所示的实验装置探究电流通过导体产生的热量与哪些因素有关，两个透明容器中封闭着等量的空气。 （1）实验中通过观察_____________来比较电流通过导体所产生热量的多少； （2）采用图乙中的实验装置探究“电流产生的热量跟电流是否有关”时，右边透明容器中应该选用阻值为____Ω的电炉丝； （3）电炉丝通过导线接到电路里，电炉丝热得发红，而导线几乎不发热的现象可以用图_____（填“甲”或“乙”）的实验结论来解释。 【变式3】在探究电流通过导体产生的热量与电流的关系的实验中，实验器材如图所示。请：①选择合适的电阻，并标在虚线方框内；（供选择电阻：R1=5Ω，R2=10Ω，R3=10Ω）②用笔画线代替导线补充完整电路的连接。 知识点2：焦耳定律 1.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。 2.定律公式： Q=I2Rt (适用于所有电路) （1）单位：J、A、 Ω、S。 （2）变形公式：已知其中3个物理量，就可以求第4个量。 3.对于纯电阻电路可推导出： Q=W=UIt； Q=W= U2t/R； Q=W=Pt。 特别强调：电能必须全部转化为内能才能用。 4.发热功率： P热=Q/t=I2Rt/t=I2R 【典例2】将电能输送到几百千米之外的用户，在输电线上会有能量的损耗，这主要是由于电流的____效应引起的。某段输电线路的总电阻为0.5Ω，输送电流为100A，每输电1min，这段线路便会损耗______J的电能。 【变式1】一根60 Ω的电阻丝接在36 V的电源两端，在5 min内共产生多少热量？ 【变式2】某电动机上标有“220V 2A”，它的线圈电阻为5Ω，当它正常工作1min后，消耗的电能为多少？线圈中产生的热量为多少？如没有其他能量的损失，则得到多少的机械能？ 【变式3】一只电烙铁的额定电压是220V，在额定电压下工作时的电阻是1210Ω，求： （1）电烙铁的额定功率有多大？ （2）电烙铁在额定电压下通电10min产生多少热量？ （3）当实际电压只有额定电压的80%时，电烙铁的电阻保持不变，此时电烙铁的实际功率是多少？ 【变式4】如图所示电路是某电饭锅的内部简化电路图，有1000W加热和40W保温两挡功率可切换。 （1）若开关S接a，电饭锅处于_________挡； （2）开关S接b，电饭锅工作5min时产生的热量是_________J； （3）电水壶在加热挡正常工作3min，标有3000r/kW·h的电能表的转盘转过________。 【变式5】如图甲为一只家用电吹风，它内部有一根电热丝和一个产生强风的风扇。 （1）小丽给家里的猫咪洗完澡，用电吹风帮猫咪吹干毛发后，发现原本干净的电吹风尾部吸附了不少毛发，造成这一现象的物理原理是______； （2）如图乙为电吹风的内部电路简图，通过开关S1和S2实现冷风和热风两挡功能，电热丝应该接在图中______（选填“A”或“B”）位置； （3）该电吹风的部分参数如下表，电吹风冷风挡正常工作时，通过风扇的电流是多少？（保留两位小数）电热丝的电阻及其1min内产生的热量是多少？ 额定电压 220V 热风功率 1250W 冷风功率 40W    知识点3：哪些常见现象与电流热效应有关？ 1.电热器： （1）定义：利用电流的热效应而制成的发热设备。 （2）组成：电热器的主要组成部分是发热体，发热体是由电阻率大、熔点高的合金丝制成。 （3）优点：清洁卫生无污染、热效率高、方便控制和调节温度。 2.电热的防止： 用电器开散热窗、电脑装电风扇等。 【典例3】学习了电流的热效应后，关于电热的下列几个说法错误的是（A） A．电热会烧毁电器元件，引发火灾，有百害而无一利 B．电流通过任何用电器都或多或少地会产生热量 C．因为电流过大产生电热而烧坏局部电路，可用于整体电路的保护 D．为防止电热带来的危害，要尽量减少电热的产生并考虑如何加快散热 【变式1】下列实例中，为了防止电热产生危害的是（　　） A．用电熨斗熨衣服 B．高空飞行员所穿衣服里有电热保温装置 C．电视机的机壳上有许多小孔 D．孵化家禽的电热孵卵机 【变式2】将规格都是“220V、1000W”的一台空调、一台吹风机和电烤箱分别接入家庭电路中，通电时间相同，下列说法正确的是（　　） A．电烤箱产生的热量最多 B．空调产生的热量最多 C．吹风机产生的热量最多 D．三个用电器产生的热量一样多 【变式3】（2023·福建·统考中考真题）下列利用电流热效应工作的用电器是（    ） A．电视机 B．电风扇 C．电脑 D．电炉 【巩固训练】 1.（2025·福建）将包装口香糖的锡箔纸剪成如图形状，其他条件相同时，C处的横截面积小，电阻 。A、B两端分别与电池正负极接触，观察到C处起火，该现象利用了电流的 效应。 2．（2025·安徽）图示电路中，电源电压保持不变，、均为定值电阻，其中。闭合开关，电流表的示数为，通电整个电路共产生的热量，则电阻产生的热量为 。 3.（2025·江苏苏州）如图是一款电水壶的电路简图，均为加热电阻，通过旋转旋钮开关可实现加热与保温功能的切换。保温功率为88W，阻值为，加热时应将开关旋至 （1/2）位置，加热功率为 W，阻值为 4.（2025·天津）国家标准《家用和类似用途电器的安全》中规定，电水壶电源线一般不应长于75cm。这是通过缩短电源线长度来减小______，从而______（选填“增加”或“减少”）电源线通电时产生的热量。 5.（2025·黑龙江伊春市） 如图是探究电流通过导体时产生的热量跟电阻大小的关系的实验装置，实验中通过观察 ______________ 来比较电阻产生的热量。若通过电阻的电流是0.2A，则阻值为5Ω的电阻在1min内产生的热量为 _______ J。 6.（2025·四川泸州）“天工”社团的同学们用宽度不同、厚度均匀的铝片自制了一个电热切割器，用来切割塑料泡沫，如图所示。下列分析正确的是（　　） A．通过EF、FG和GH三段铝片的电流相等 B．加在EF、FG和GH三段铝片两端的电压相等 C．EF、FG和GH三段铝片的电阻相等 D．用GH段去切割塑料泡沫，效果最好 7．（2025·江苏苏州）如图甲，两个相同的容器中分别装有液体a、b，液体a的质量大于b的质量。用两个电热丝分别对液体a、b加热，电热丝的阻值大于的阻值，工作电压相同，且电热丝产生的热量均被液体吸收，液体a、b温度随时间的变化关系如图乙。下列说法正确的是（　　） A．a、b为同种物质 B．a的比热容小于b的比热容 C．相同时间内a、b吸收的热量相等 D．的电功率大于的电功率 8．（2022·湖南株洲·）如图是探究“电流通过导体时产生热量的多少跟什么因素有关”的实验装置，通电前，A、B两个U形管的液面相平，通电一段时间后，通过R1、R2的电流分别为I1、I2，则（　　） A． I1=I2，A管中的液面较低 B． I1>I2，A管中的液面较高 C． I1=I2，A管中的液面较高 D． I1<I2，A管中的液面较低 9.（2025·四川凉山）电热暖手宝是生活中常见的取暖设备。某款电热暖手宝的主要参数如下图所示，其正常工作4min，恰好将袋内液体从10℃加热至32℃[袋内液体的比热容取]。求： (1)电热暖手宝正常工作时的电流； (2)袋内液体从10℃加热至32℃吸收的热量； (3)该过程中、电热暖手宝的加热效率。 / 学科网（北京）股份有限公司 $