第11讲 焦耳定律—【划重点】 讲义--------2025-2026学年人教版物理九年级全一册

第11讲 焦耳定律 知识点1：电流的热效应 1.电流的热效应 电流通过导体时电能转化成内能，这种现象叫做电流的热效应。 2.影响电流通过导体时产生热量的因素 通过导体的电流、导体的电阻、通电时间。通过导体的电流越大、导体的电阻越大、通电时间越长，电流通过导体时产生的热量越多。 电流通过导体时产生热量的比较 ①在电流相同、通电时间相同的情况下，电阻越大，这个电阻产生的热量越多。 ②在电阻相同、通电时间相同的情况下，通过电阻的电流越大，这个电阻产生的热量越多。 3.电热的利用 电热的主要作用是制成各种各样的电热器。电热器的主要部分是发热体，发热体一般由电阻大、熔点高的金属导体制成。电热器工作时主要将电能转化为内能，常见电热器如热水器、电饭锅、电熨斗、电热孵化器等。 很多用电器在工作时，虽然也会将一部分电能转化为内能，但其目的并不是利用电热，而是将电能转化为其他形式的能，这样的用电器不是电热器。比如电动机和电风扇工作时主要将电能转化为机械能，电视机工作时主要将电能转化为声能和光能等，它们都不是电热器。 4.电热的防止 用电器在工作的过程中，总有一部分电能转化为内能，很多情况下我们不希望用电器的温度太高，这样既浪费能源，还可能造成危害，因此就需要使用电器通风散热。很多用电器采用设置散热孔、散热片或在发热体部分安装风扇等方法散热。如电视机外壳的散热窗；计算机内的散热风扇、电动机外壳的散热片等。 1．下列小家电中，利用电流热效应工作的是（　　） A．电烤箱 B．甩干机 C．扫地机器人 D．吸尘器 【答案】A 【详解】甩干机、扫地机器人、吸尘器的主要结构都是电动机，利用电动机工作，将电能主要转化为机械能，电烤箱工作时将电能主要转化为内能，利用电流的热效应工作。故A符合题意，BCD不符合题意。 故选A。 2．我国科学家首次通过实验证明了二维极限下的单层铜基超导体具有和块体铜基超导体相同的超导特性。利用超导材料电阻为零的特性，你认为超导材料最不适合用来做（　　） A．输电导线 B．电动机线圈 C．计算机电子元件 D．电炉丝 【答案】D 【详解】A．根据焦耳定律，超导体电阻为零不会发热，因此用来做输电导线可以减少电能损耗，故A不符合题意； B．因为超导体电阻为零，所以利用超导体做电动机线圈可以提高电动机的效率，减少不必要的能量消耗，故B不符合题意； C．若用超导材料制作电子元件，电子元件在通电时不会发热，可以延长电子元件的使用寿命且降低电能损耗，同时元件尺寸还可以大大缩小，故C不符合题意； D．电炉丝是通过电流的热效应工作的，超导体电阻为零不会发热，因此不能用超导材料做电炉丝，故D符合题意。 故选D。 3．下列情况中属于利用电热的是（   ） A．电视机的后盖有许多孔 B．电热毯孵化小鸡 C．电动机外壳有许多散热片 D．电脑机箱内有小风扇 【答案】B 【详解】A．电动机的后盖有许多孔是防止电流产生的热量过大而烧坏电动机，不属于电热的利用，故A不符合题意； B．电热毯装有发热管是利用电热来孵化小鸡，属于电热的利用，故B符合题意； C．电动机外壳有许多散热片，防止电流产生的热量过大而烧坏电动机，不属于电热的利用，故C不符合题意； D．电脑机箱内有小风扇是防止电流产生的热量过大而烧坏用电器，不属于电热的利用，故D不符合题意。 故选B。 4．（多选）下列情况属于防止电热危害的是（　　） A．冬天用电暖器取暖 B．电脑机箱内装有小风扇 C．家用电器长时间不用，要隔一段时间通一次电 D．电动机外壳上有散热片 【答案】BD 【详解】A．冬天用电暖器取暖属于利用了电流的热效应，不属于防止电热危害，故A不符合题意； B．电流通过电脑内部的电路元件产生大量的热，容易烧坏电路元件，所以在电脑机箱内装有小风扇散热，属于防止电热危害，故B符合题意； C．家用电器长时间不用，要隔一段时间通一次电是为了防止家电受潮，属于利用电热，故C不符合题意； D．电动机工作时会产生大量的热，温度过高容易烧坏电动机，因此电动机外壳上有散热片，属于防止电热危害，故D符合题意。 故选BD。 知识点2：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与电流、电阻和通电时间的关系，即焦耳定律。 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 定义式 Q=I2Rt 适用范围 普遍适用，适用于所有用电器和电路 注意事项 ①同体性：Q、I、R、t必须对应同一段导体或同一个用电器； ②同时性：Q、I、R必须是同一时间t内同一段电路中的三个物理量； ③统一单位：Q、I、R、t四个物理量的单位都必须是国际单位。 理论推导 在纯电阻电路中，电流所做的功全部转化为热量，而没有转化为其他形式的能，那么此时电流产生的热量Q就等于消耗的电能W电，即Q=W电 纯电阻电路与非纯电阻电路的公式应用规律： 纯电阻电路 非纯电阻电路 元件特点 电路中只有电阻，电能全部转化成内能 除内能外，还把电能转化成其他形式的能 能量转化情况 电功 热功 关系 W = Q W＞Q,W = Q+E其他 电功率 热功率 关系 P =P热 P＞P热,P=P热+P其他 欧姆定律是否成立 成立，有U=IR， 不成立，有U＞IR， 元件举例 电阻、电炉丝、白炽灯等 电动机、电解槽等 1．如图甲是有保温、加热功能的暖菜板，简化电路如图乙所示，其中M为风扇，R1和R2均为电热丝，R2=96.8Ω，旋转开关S2可以让暖菜板处于加热挡或保温挡。说明书上保温总功率由于污渍遮挡看不清。暖菜板正常工作时，下列说法中错误的是（　　） 型号 805D 电路总功率 加热 2100W 电压 220V 保温 用途 暖菜、温奶 风扇功率 100W A．内置风扇的工作电流约为0.45A B．R1的阻值为24.2Ω C．保温状态下工作5min，电热丝产生的热量1.2×105J D．加热状态下电路总电阻为22Ω 【答案】D 【详解】A．由表中数据可知，风扇的功率为P风=100W，根据P=UI可得，内置风扇的工作电流为，故A正确； B．由图乙可知，开关S1闭合，S2接触点1、2时，电路中只有风扇工作；S2接触点2、3时，电热丝R1与R2串联，再与风扇并联，加热电路的总电阻较大；S2接触点3、4时，加热电路中只有电热丝R1工作，再与风扇并联，加热电路的总电阻较小，根据可知，S2接触点2、3时，加热电路消耗的电功率较小，暖菜板处于保温挡；S2接触点3、4时，加热电路消耗的电功率较大，暖菜板处于加热挡。由于并联电路各支路互不影响，故加热挡下R1的电功率为P1=P加-P风=2100W-100W=2000W 根据可得，R1的阻值为 故B正确； C．保温状态下电热丝的功率为 根据Q=I2Rt=Pt可得，工作5min电热丝产生的热量为Q=P保t=400W×5×60s=1.2×105J 故C正确； D．加热状态下，电热丝R1与风扇并联，已知求得R1的阻值为24.2Ω，由于风扇为非纯电阻用电器，无法求得风扇的电阻，故加热状态下电路的总电阻不能确定，故D错误。 故选D。 2．如图所示，这是定值电阻甲和小灯泡乙的电流和电压的关系图像，若把它们串联接在电流为0.2A的电路中，通电1min电路中产生的总热量是 J。若将甲和乙并联接在电源电压为2V的电路中，电路的总功率为 W。 【答案】 36 1.2 【详解】[1]由图可知，当把定值电阻甲和小灯泡乙串联接在同一电路中，它们两端的电压分别为1V和2V，则电路中的总电压为3V，通电1min电路中产生的总热量等于消耗的电能 [2]由图可知，当甲和乙并联接在电源电压为2V的电路中，则通过它们的电流分别为，，根据并联电路的电流特点可知，干路的总电流 电路的总功率 3．在如图所示的电路中，定值电阻的阻值为20Ω，电动机线圈电阻为2Ω，闭合开关，电流表、的示数分别为0.8A、0.3A，则10s内电流通过电动机产生的热量为 J，10s内电动机消耗的电能为 J。 【答案】 5 30 【详解】[1]由图可知，定值电阻R0与电动机M并联，电流表A1测干路电流，电流表A2测R0支路的电流；因并联电路中各支路两端的电压相等，由可知，电源电压 根据并联电路的电流特点可知，通过电动机的电流 10s内电流通过电动机产生的热量 [2]10s内电动机消耗的电能 4．图甲是一款挂烫机，其简化电路如图乙，电源电压为220V，R1、R2是电热丝，两电热丝的阻值之比R1∶R2＝1∶2。开关S接触点2、3时挂烫机处于慢热挡，开关S接触点3、4时挂烫机处于速热挡，已知慢热挡的功率为880W。则电热丝R1阻值为 ，挂烫机速热挡的功率为 ，挂烫机在速热挡工作5min，电热丝产生的总热量为 。 【答案】 55 1320W 3.96×105J 【详解】[1]当开关S接触点2、3时，电路为R1的简单电路，挂烫机处于慢热挡。由可得 [2]已知R1∶R2=1∶2 所以R2=2R1=2×55Ω=110Ω 当开关S接触点3、4时，R1与R2并联，挂烫机处于速热挡。根据并联电路电压特点，则U=U1=U2=220V 由可得，R2的功率 速热挡功率P速热=P慢热+P2=880W+440W=1320W [3]挂烫机在速热挡工作时间t=5min=5×60s=300s 由Q=W=Pt 可知，总热量Q=P速热t=1320W×300s=3.96×105J 5．如图所示电路中，电源电压不变，电阻R2的阻值为10Ω，当只闭合开关S后，电流表的示数为0.3A。 (1)求电源两端的电压； (2)若S和S1都闭合，电流表示数为0.4A，求电阻R1的电功率； (3)若S和S1都闭合，求整个电路在1min内产生的热量。 【答案】(1)3V (2)0.3W (3)72J 【详解】（1）由图可知，开关S闭合、S1断开时，电路为R2的简单电路，电流表测电路中的电流；已知此时电流表的示数为0.3A，即通过R2的电流为I2=0.3A，则电源电压为 （2）开关S、S1均闭合时，R1和R2并联，电流表测干路的电流；已知此时电流表示数为0.4A，即干路的电流为I=0.4A，由并联电路的特点可知，此时通过R2的电流不变，仍为I2=0.3A，由并联电路的电流特点可知，通过R1的电流为 此时R1两端的电压等于电源电压，由可得，R1的电功率为 （3）开关S、S1均闭合时，R1和R2并联，电源电压为3V，电路中总电流为0.4A，由可得 知识点3：探究影响电流通过导体时产生热量的因素 实验图像 实验目的 研究电流通过导体产生的热量跟那些因素有关 实验方法 1.控制变量法 ①在探究热量的多少与电流的关系时，应控制两个电阻丝的阻值相同，应采用并联多一个相同阻值的电阻； ②在探究热量的多少与电阻的关系时，应控制通过两个电阻丝的电流相同，应采用串联的方式。这里就应用了控制变量法。 2.转化法 实验中电流产生的热量不能直接观察到，但热量的变化可以用温度的变化来感知。通过温度计升高的示数或者U型管的高度差间接知道电流产生的热量的多少，这是转化法。 实验原理 Q=I2Rt 实验器材 密闭容器两个、U形管两个、导线若干、不同阻值电阻丝若干、电源 实验步骤 ①电流产生的热量与电阻的关系 如甲所示，两个透明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。两个密闭容器中都有一段电阻丝，右边容器中的电阻比较大。 两容器中的电阻丝串联起来接到电源两端，通过两段电阻丝的电流相同。通电一定时间后，比较两个U形管中液面高度的变化。 ②电流产生的热量与电流大小的关系 如乙所示，两个密闭容器中的电阻一样大，在其中一个容器的外部，将一个电阻和这个容器内的电阻并联，因此通过两容器中电阻的电流不同。在通电时间相同的情况下，观察两个U形管中液面高度的变化。 实验结论 ①在电流相同、通电时间相同的情况下，电阻越大，电阻产生的热量越多。 ②在电阻相同、通电时间相同的情况下，通过电阻的电流越大，电阻产生的热量越多。 有关考点 （1）实验采用煤油的目的：煤油比热容小，在相同条件下吸热温度升高的快；而且是绝缘体。 （2）被加热材料选用空气的原因：空气受热易膨胀，实验现象更明显。 （3）选用加热材料的要求：质量、初温、材料相同。 （4）探究电热与电流的关系是需控制电热丝的电阻和通电时间相同，采用在其中一个电阻的两端多并联一个电阻的方式。探究电热与电阻的关系是需控制电流和通电时间相同，采用串联的方式；探究电热与通电时间的关系时需控制电阻和电流相同，通过改变通电时间的长短的方式。 （5）通过温度计升高的示数或者U型管液面的高度差来比较热量的多少. （6）U型管没有明显的高度差的原因：①电阻断路或者短路；②装置漏气。 1．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，下列正确的是（    ） A．甲，乙两实验都可以用来研究电流通过导体产生的热量与通电时间的关系 B．甲实验中两个电阻串联在同一个电路中只是为了保证流过两个电阻的电流相等 C．将乙图中右侧容器外接电阻换小一些，则右侧U形管高度变化会更明显 D．乙实验通电一段时间后，左右两侧容器内空气的温度之比约为 【答案】A 【详解】A．甲、乙两实验中，都可以通过控制变量，改变通电时间，观察 U 形管液面高度变化，来研究电流通过导体产生的热量与通电时间的关系，故A 正确； B．甲实验中两个电阻串联在同一电路中，不仅是为了保证流过两个电阻的电流相等，还能控制通电时间相同，故B错误； C．乙图中右侧容器外接电阻换小一些，根据并联电阻的规律，并联部分的总电阻变小，由分压原理，并联部分两端的电压变小，则通过右侧容器内电阻的电流会变小，由 可知，产生的热量减少，右侧U 形管高度变化会更不明显，故C 错误； D．乙实验中，左侧电阻电流 I左 ，右侧电阻与外接 5Ω 电阻并联，根据并联电路电流规律，右侧电阻电流。由 ，R相同，t相同，可得 ，则左右两侧容器内空气的温度之比约为 4:1 ，故D 错误。 故选A。 2．（多选）如图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．甲装置可探究电流产生热量的多少与电流大小的关系 B．甲装置通电一段时间后，电流通过左右两容器内导体产生的热量之比是1：2 C．乙装置通电一段时间后，左侧U形管中液面高度差比右侧大 D．乙装置通电一段时间后，电流通过左右两容器内导体产生的热量之比是2：1 【答案】BC 【详解】A．在甲装置中，左右两容器中的电阻丝串联，而左右两容器中的电阻丝的阻值不同，通过它们的电流与通电时间相同，因此是探究电流产生的热量与电阻大小的关系，故A错误； B．在甲装置中，左右两容器中的电阻丝串联，电阻分别为5Ω、10Ω，即电阻之比为1：2，根据焦耳定律可知，甲装置通电一段时间后，电流通过左右两容器内导体产生的热量之比是1：2，故B正确； C．乙装置中，右侧两电阻并联后再与左侧电阻串联，由并联电路的电流特点可知，I左＝I右+I并，即I左＞I右，根据焦耳定律可知，乙装置通电一段时间后，左侧电阻产生的热量多，即左侧U形管中液面高度差比右侧大，故C正确； D．乙装置中，右侧两电阻并联后再与左侧电阻串联，且3个电阻均为5Ω，由并联电路的电流特点可知，I左＝I右+I并，即I左：I右＝2：1，根据焦耳定律可知，乙装置通电一段时间后，电流通过左右两容器内导体产生的热量之比是4：1，故D错误。 故选BC。 3．为了探究电流产生的热量跟什么因素有关，王军设计了如图所示的甲、乙两种装置，他将两段阻值不同的电阻丝（R1＜R2）分别密封在两个完全相同的烧瓶中，并通过短玻璃管与相同的气球相连，两次实验电源电压不变。 (1)在甲这个实验中，电流产生的热量多少是通过 体现出来的，像这种用能直接观测的量来显示不容易直接观测的量的方法叫“转换法”，这种方法在物理学研究中经常用到，以下实验中，用到“转换法”的是 ； A．研究串并联电路的电流特点时，常把电流与水流相比 B．研究电流与电压的关系时，保持电阻不变去研究电流与电压的关系 C．研究电阻大小的影响因素时，通过电流表示数大小来判断电阻大小 D．探究串联电路总电阻的大小时，用一个20欧的电阻代替两个10欧的串联电阻 (2)甲装置可探究电流产生的热量与 的关系； (3)在甲装置实验，在相同的通电时间里，与气球 （填气球字母标号）相通的电阻丝产生热量最多； (4)教材上的实验装置如图乙所示（烧瓶与图中的相同）。比较甲、乙图所示的两种不同的实验装置，你认为较好的装置是 ，理由是： 。 【答案】(1) 气球膨胀的程度大小 C (2)电阻 (3)B (4) 甲 甲装置气体的热胀冷缩效果比液体更明显，实验现象更直观，实验时间更短。 【详解】（1）[1]在甲实验中，电流产生的热量使烧瓶内空气温度升高，从而导致气球膨胀，气球膨胀的程度大小就体现了电流产生热量的多少，这运用了转换法。 [2]A．研究串并联电路的电流特点时，常把电流与水流相比，这是类比法，故A不符合题意； B．研究电流与电压的关系时，保持电阻不变去研究电流与电压的关系，这是控制变量法，故B不符合题意； C．研究电阻大小的影响因素时，电阻大小不容易直接观测，通过电流表示数大小来判断电阻大小，将不易观测的电阻大小转换为容易观测的电流表示数，运用了转换法，故C符合题意； D．探究串联电路总电阻的大小时，用一个20欧的电阻代替两个10欧的串联电阻，这是等效替代法，故D不符合题意； 故选C。 （2）甲装置中，两段阻值不同的电阻丝R1<R2串联，通过它们的电流和通电时间相同，电阻不同，所以可探究电流产生的热量与电阻的关系。 （3）在甲装置中，两电阻丝串联，电流和通电时间相同，根据焦耳定律，因为R1<R2，所以R2产生的热量多，与R2相通的气球B膨胀程度大，即与气球B相通的电阻丝产生热量最多。 （4）[1][2]甲装置较好，因为甲装置气体的热胀冷缩效果比液态更明显，实验现象更直观，实验时间更短。 4．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，小楚设计了图甲装置，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，来比较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（如表所示）； 实验次数 电流/A 通电时间/s 电阻/Ω 温度升高量/℃ 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的热量与电阻的关系，可选择图乙中 （选填“A”或“B”）烧瓶中的电阻与图甲中的烧瓶电阻 （选填“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”实验，则她应选择图乙中 （选填“A”或“B”）烧瓶与图甲中的烧瓶 （选填“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 （选填“温度升高量”或“加热时间”）来比较。 【答案】(1)温度计示数 (2)大 (3) B 串联 (4) A 串联、并联均可 质量 加热时间 【详解】（1）电流通过导体时会产生热量，煤油吸收热量，温度会上升，导体通电放出的热量越多，煤油吸热温度升高越大，故可以根据温度计示数的变化来判断相同时间内不同电流产生的热量多少。 （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，温度计示数升高大，说明电流增大时，电流通过导体产生的热量多，故结论为电阻和通电时间相等时，电流越大，导体产生的热量越多。 （3）[1][2]若要探究电流通过电阻产生的热量与电阻的关系，需要控制电流大小和通电时间相同，使导体的电阻不同。选择图乙中的B烧瓶中的电阻与图甲中的烧瓶中的电阻串联符合实验要求。 （4）[1]要比较水和煤油比热容的大小，实验中应使用相同的热源，保证相同时间内产生热量相同，所以选择乙图中A烧瓶（与甲图烧瓶中的电阻相同，使通电时间和电流相同，则相同时间内两烧瓶中的电阻产生的热量相同）。 [2]串联时两电阻相等，电流相等，根据，相同时间产生的热量相同；并联时两电阻相等，电压相等，根据，通过两电阻的电流还是相等。相同时间产生的热量相同。故串联、并联均可。 [3]根据控制变量法，应将其中一个烧瓶中的煤油换成等质量的水。 [4]相同加热装置，相同时间放出的热量相同，故水和煤油吸热的多少可以通过加热时间来比较，加热时间越长，吸热越多。 命题点1：电流的热效应及电热的防止与利用 【针对练习1】如图所示的用电器中，利用电流的热效应工作的是（　　） A．平板电脑 B．电热水壶 C．无线路由器 D．电视机 【答案】B 【详解】A．平板电脑主要利用电流进行数据处理、显示、通信等，发热是副作用，不是主要工作目的。故A不符合题意； B．电热水壶通过发热管将电能转化为内能来加热水，是利用电流热效应工作的电器。故B符合题意； C．无线路由器主要功能是信号处理与无线通信，发热不是主要目的。故C不符合题意； D．电视机主要功能是显示图像与播放声音，发热不是主要目的。故D不符合题意。 故选B。 【针对练习2】超导材料具有零电阻、抗磁性等特殊的物理性质，应用领域非常广泛。常温下的超导体，最适合制作（　　） A．高压输电线 B．电饭锅 C．电熨斗 D．电热水壶 【答案】A 【详解】A．超导材料的电阻为零，导电能力强，有电流通过时，不产生热量。所以适合做输电导线，故A符合题意； BCD．电饭锅、电熨斗、电热水壶的发热体，都是利用电流通过电阻时产生热量工作的，超导材料的电阻为零，工作时不能产生热量，则不能做电饭锅、电熨斗、电热水壶的发热体，故BCD不符合题意。 故选A。 【针对练习3】电炉工作时，电炉丝通过导线接到电路里，电炉丝热得发红，而导线却几乎不发热。下列说法正确的是（　　） A．通过导线的电流小于通过电炉丝的电流 B．导线的电阻大于电炉丝的电阻 C．导线的电功率小于电炉丝的电功率 D．电流通过导线时没有产生热效应 【答案】C 【详解】A．导线和电炉丝串联，由串联电流规律可知，通过导线的电流等于通过电炉丝的电流，故A错误； B．由于导线和电炉丝的电流相同，且在同一电路中，时间相同，根据可知，导线的电阻小于电炉丝的电阻，故B错误； C．根据可知，通电时间相同，电炉丝产生的热量多，是由于导线的电功率小于电炉丝的电功率，故C正确； D．电流通过导线，由于导线的电阻小，产生的电热少，而不是没有产生热效应，故D错误。 故选C。 【针对练习4】下列情况，属于防止电热产生危害的是（　　） A．电脑机箱里装有小风扇 B．阴雨天家电通电除潮 C．用电熨斗熨衣服 D．冬天用电取暖器取暖 【答案】A 【详解】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。 【针对练习5】图甲中人所戴的是高、低温两挡电加热眼罩，工作时利用了电流的 效应；其简化电路如图乙所示，发热电阻R1=R2，当S1、S2均闭合时，此眼罩为 挡（选填“高温”或“低温”）。 【答案】 热 高温 【详解】[1]电加热眼罩通电时会发热，将电能转化为内能，利用的是电流的热效应。 [2]分析电路可知，当S1、S2均闭合时，、并联，此时总电阻最小，根据，电路总功率最大，为高温挡。 命题点2：焦耳定律的公式应用 【针对练习6】（多选）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。电源两端电压保持不变。下列说法中正确的是（    ） A．电源电压为 B．只闭合时，小灯泡L的电阻为 C．再闭合后，电流表的示数增加 D．再闭合S2后，在内电阻R产生的热量为 【答案】AD 【详解】AB．只闭合S1时，电路为灯泡L的简单电路，电流表测量电路电流。由图像可知，当IL=0.5A时，UL=4V，则电源电压为4V；小灯泡L的电阻 故A正确，B错误； CD．同时闭合S1、S2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工作互不影响，因此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，所以定值电阻两端电压UR=UL=U=4V 由甲图可知，此时通过R的电流IR=0.2A， 因并联电路中干路电流等于各支路电流之和，所以电流表的示数增加0.2A；在1min内电阻R产生的热量Q=W=URIRt=4V×0.2A×60s=48J 故C错误，D正确。 故选AD。 【针对练习7】有一只标有“3V”字样的小灯泡和一个定值电阻，如图甲所示是小灯泡L和电阻R的I-U图象，由图象可知定值电阻R的阻值为 Ω；若将小灯泡L和定值电阻R接入图乙所示的电路中，只闭合开关时，小灯泡L的实际功率为1W，再闭合开关电路的总功率为 W，电阻R在1min内产生的热量为 J。 【答案】 10 1.4 24 【解析】【小题1】[1]灯泡的电阻随电压的改变而改变，因此灯泡的I-U图象是一条曲线，定值电阻的阻值不变，因此定值电阻的I-U图象是一条直线，所以由图甲可知，当电阻R两端电压为3V时，通过的电流为0.3A，所以 [2]如图乙，只闭合开关时只有小灯泡工作，此时功率为1W，由图甲可知此时通过小灯泡的电流为0.5A，两端电压为2V时， 即电源电压为2V，再闭合开关，电路为灯泡与定值电阻并联，由于小灯泡两端电压没变，所以通过其电流也不变，由并联电路电压的特点可知，定值电阻两端电压为2V，由图甲可知，此时通过定值电阻的电流为0.2A，根据并联电路电流的特点可知，此时电路总电流 所以电路总功率 [3]由可得，电阻R在1min内产生的热量 【针对练习8】洗衣机的机芯就是电动机，它正常工作电压为220V，通过它的电流为1.5A，电动机线圈阻抗（工作电阻）为11Ω，则洗衣机正常工作的功率为 W，线圈每分钟产生的热量是 J，效率为 。 【答案】 330 1485 92.5% 【详解】[1]洗衣机正常工作的功率 P=UI=220V×1.5A=330W [2]线圈每分钟产生的热量 Q=I2Rt=(1.5A)2×11Ω×60s=1485J [3]线圈发热功率 P发=I2R=(1.5A)2×11Ω=24.75W 洗衣机的效率 【针对练习9】某品牌电动车电动机的电池电压恒为48V，通过的电流是5A，电动机线圈的电阻为0.5Ω，则正常运行2min线圈产生的热量为 J；假定电池的输出电压恒定不变，若电动车被障碍物卡住，电动机停止旋转，则持续通电一分钟会产生的热量为 J。 【答案】 1500 276480 【详解】[1]根据题意可知，电动机正常运行2min线圈产生的热量为 Q＝I2Rt＝（5A）2×0.5Ω×2×60s＝1500J [2]当电动车被卡住，即电动机停止旋转时，通电时电能全部转化为内能，持续通电一分钟会产生的热量为 【针对练习10】某型号的电饭锅的铭牌上标有“220V，880W”字样，其简化原理图如图所示。它有高温烧煮和焖饭保温两挡，通过单刀双掷开关S进行调节，为电热丝。当电饭锅处于高温烧煮挡时，电路的功率为880W；当电饭锅处于焖饭保温挡时，电路的功率为110W。 (1)求电饭锅在高温烧煮挡时电路中的电流； (2)求电热丝的阻值； (3)求焖饭保温，电热丝产生的热量。 【答案】(1)4A (2) (3)8250J 【详解】（1）根据电功率计算公式可得，电饭锅在高温烧煮挡时电路中的电流 （2）由图可知，当开关S接1时，R与串联，电路的总电阻较大，电路消耗的功率较小，电饭锅处于焖饭保温挡；当开关S接2时，R短路，电路为的简单电路，电路的总电阻较小，电路消耗的功率较大，电饭锅处于高温烧煮挡。根据电功率计算公式可得，电饭锅的工作挡位，电热丝的阻值 （3）根据电功率计算公式可得，焖饭保温时电路中的电流 焖饭保温，电热丝产生的热量 命题点3：电热的比值计算 【针对练习11】如图所示，在串联电路中有两个装有等质量煤油的密闭烧瓶A、B，两个烧瓶中分别放有加热电阻丝RA和RB，闭合开关后经过一段时间烧瓶A、B中的温度计示数分别为40℃和60℃。已知温度计初始温度均为20℃。则电阻RA和RB的比值为（　　） A．1∶2 B．2∶3 C．2∶1 D．3∶2 【答案】A 【详解】由题意知两电阻丝串联，电流相同，通电时间相同，但电阻阻值不同，A、B的质量相同，则吸收的热量之比 由题意可知，吸收的热量等于电阻产生的热量，根据焦耳定律得 故选A。 【针对练习12】有两个定值电阻和，已知。若将它们串联在电路中，保持电源电压不变，则和两端的电压之比是 ；若将它们并联该电路中，在相同时间内电流通过和产生的热量之比是 。 【答案】 5∶1 1∶5 【详解】[1]当和串联时，电流相同，根据可知，电压之比与电阻之比相同，故电压之比为 [2]当并联时，电压相同，时间相同，根据 可得热量之比为 【针对练习13】如图是“扬帆”学习小组对小灯泡L和定值电阻R的阻值进行测量后，根据实验数据作出的图像。若将L和R串联接在8V的电源两端，L与R的电阻之比为 ；若将L和R并联在2V的电源两端，在1min内，L与R产生的热量之比为 。 【答案】 【详解】[1]将L和R串联接在8V的电源两端，电流相同，L和R两端的电压之和为8V，根据图像，发现，当电流大小为0.2A时，L和R两端的电压之和为8V，此时电压之比为，串联电路电压之比等于电阻之比，则L与R的电阻之比为。 [2]若将L和R并联在2V的电源两端，流过L的电流为0.15A，流过R的电流为0.1A，L与R的电流之比为，因为小灯泡L和定值电阻R都是纯电阻电路，在并联电路中热量之比等于电流之比，在1min内，L与R产生的热量之比为。 【针对练习14】如图所示，当开关S断开，甲、乙两表均为电流表，若两表示数之比I甲：I乙=1：4，R1：R2= ；当开关S闭合，甲、乙两表均为电压表时，则两表示数之比U甲：U乙= ；相同时间内R1、R2产生的热量之比Q1：Q2= 。 【答案】 【详解】[1]如图所示，当开关S断开，甲、乙两表均为电流表，则R1与R2并联，甲电流表测R2电流，乙电流表测电路干路电流，因为 根据并联电路电流规律可得 则 根据并联电路电压规律 由欧姆定律，可得 ， 则 则 [2]当开关S闭合，甲、乙两表均为电压表时，则R1与R2串联，乙电压表测R2两端电压，甲电压表测电源电压，因为 由欧姆定律和串联电路电流规律可得 ， 则 根据串联分压规律，则 [3] R1与R2串联，相同时间内，两个电阻产生的电热，由焦耳定律可得 ， 则 【针对练习15】如图所示电路图，电源电压恒定不变，R2=2R1，闭合开关S1，通过R1、R2两电阻的电流之比是 ，相同时间内R1、R2两电阻产生的热量之比是 ；将电流表和电压表的位置互换，再将开关S1、S2均闭合后，R1、R2两电阻的电流之比是 ，相同时间内R1、R2两电阻产生的热量之比是 。 【答案】 1︰1 1︰2 2︰1 2︰1 【详解】[1]由图可知，闭合开关S1，电阻R1、R2串联，因为串联电路中各处的电流相等，所以两电阻的电流之比是1︰1。 [2]根据可得，相同时间内R1、R2两电阻产生的热量之比是 [3]将电流表和电压表的位置互换，再将开关S1、S2均闭合，电阻R1、R2并联，因为并联电路各支路两端的电压相等，所以R1和R2两端的电压相等，由可得，R1、R2两电阻的电流之比是 [4]根据可得，相同时间内R1、R2两电阻产生的热量之比是 命题点4：探究影响电流通过导体时产生热量的因素 【针对练习16】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，下列说法正确的是（　　） A．通电一段时间后，左侧U形管中液面的高度差比右侧的小 B．将R2和R3都换成10Ω的电阻丝，就可以探究电流产生的热量与电阻的关系 C．该实验装置利用U形管中液体的热胀冷缩来反映电阻丝产生热量的多少 D．若通过R1的电流为2A，通电1min，R1产生的热量为1200J 【答案】D 【详解】A．由图可知和并联再与串联，则，根据焦耳定律可知，通电一段时间后，左侧容器中密封着的空气比右侧容器中密封着的空气吸收的热量多，左侧U形管中液面的高度差比右侧的大，故A错误； B．探究电流产生的热量与电阻的关系时，应控制通过和的电流相等，电阻不同，但此时通过和的电流不同，电阻不同，无法探究电流产生的热量与电阻的关系，故B错误； C．根据实验装置可知，电流通过导体产生的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错误； D．若通过的电流为2A，通电1min，产生的热量，故D正确。 故选D。 【针对练习17】如图为“探究焦耳定律”的实验装置。两个透明容器中密封着等量的空气，U形管中液面高度的变化反映密闭空气温度的变化。将容器中的电阻丝、串联在电路中，且。下列说法正确的是（　　） A．闭合开关后，通过的电流小于的电流 B．闭合开关后，甲管中液面上升比乙管慢 C．该实验装置用于探究电压和通电时间一定时，电热与电阻的关系 D．该实验用到了转换法和控制变量法 【答案】D 【详解】A．因为、串联在电路中，根据串联电路电流处处相等的特点可知，闭合开关后，通过的电流等于的电流，故A错误； B．已知，通过的电流和通电时间相同，根据焦耳定律可知，产生的热量多。因为U形管中液面的高度差反映密闭空气温度的变化，所在容器中空气吸收的热量多，温度升高得快，所以甲管中液面上升比乙快，故B错误； C．该实验中两电阻丝串联，电流和通电时间相等，电阻不同，是用于探究电流和通电时间一定时，电热与电阻的关系，而不是电压和通电时间一定时，故C错误； D．通过U形管中液面的高度差反映密闭空气温度的变化，从而反映电阻丝产生热量的多少，运用了转换法；控制电流和通电时间相同，研究电热与电阻的关系，运用了控制变量法，故D正确。 故选D。 【针对练习18】甲、乙两图为“探究电流通过导体时产生的热量与哪些因素有关”实验的部分装置图，两个相同的透明容器中封闭着等量的空气。 (1)甲、乙实验中，通过观察 来反映电阻产生热量的多少。 (2)探究“电流通过导体时产生的热量与电流的关系”时，应选择 （选填“甲”或“乙”）图装置进行实验。通过观察实验现象，可以得到的实验结论是：当电阻和通电时间相同时，电流越 （选填“大”或“小”），电流通过导体时产生的热量越多。 (3)连接好电路后闭合开关，通电一段时间后图乙的容器中左、右两个电阻产生热量的比值= 。 (4)完成上述实验后，小明同学又设计了如图丙所示实验装置，探究“比较不同物质的吸热能力”，其中RA、RB两个电阻丝的电阻应该是 （选填“相同”或“不同”）的。向两个烧瓶中分别加入初温相同、质量相等的水和煤油，通电一段时间后，煤油的温度更高，说明 （选填“水”或“煤油”）的吸热能力更强。 【拓展】在图乙中，若接通电路一段时间后，左侧U形管的液面高度差明显变大，但右侧U形管液面高度差不变，后发现是由于电路故障引起的，则原因可能是 。 A． R1电阻丝断路        B． R2电阻丝断路 C． R3电阻丝断路        D． R3电阻丝短路 【答案】(1)U形管液面的高度差 (2) 乙 大 (3)4:1 (4) 相同 水 BD 【详解】（1）由于电流产生的热量不易直接测量，通过加热气体膨胀显示，因此在实验中是通过观察U形管中液面高度变化来显示容器内空气温度的变化，这运用了转换法。 （2）[1]探究“电流通过导体时产生的热量与电流的关系”时，需要控制导体的阻值相同，电流不同，因此应选择乙图装置进行实验。 [2]通过观察实验现象可知，电阻丝的电流越大，U形管液面的高度差越大，产生的电热越多，因此可得结论为：当电阻和通电时间相同时，电流越大，电流通过导体时产生的热量越多。 （3）乙图中电路为右侧两个相同的电阻丝并联，再与左侧电阻丝串联，且并联的两个电阻丝的阻值相同，则左侧电阻丝的电流是右侧电阻丝电流的2倍，根据可得 （4）[1]要探究“比较不同物质的吸热能力”，应选用相同的电加热器，因此RA、RB两个电阻丝的电阻应该是相同的。 [2]水的吸热能力更强。因为质量相等的水和煤油吸收相同热量时，煤油温度升高更多，说明水的比热容大，吸热能力强。 [3]图乙中，若接通电路一段时间后，左侧U形管的液面高度差明显变大，而右侧U形管的液面高度差没有变化，后发现是由于电路故障引起的，说明没有产生热量，根据可能是R2电阻丝断路，使得容器内没有电流，也可能是R3电阻丝短路，R2电阻丝也被短路而没有电流，如果R1电阻丝断路，左侧没有高度差，R3电阻丝断路，则左右完全相同，都应该有高度差，故BD符合题意，AC不符合题意。 故选BD。 【针对练习19】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，来比较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（如表所示）。 实验次数 电流/A 通电时间/s 电阻/ 温度升高量/℃ 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)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”实验，则她应选择乙图中 （选填“A”或“B”）烧瓶与甲图中的烧瓶 （选填“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 （选填“温度升高量”或“加热时间”）来比较。 【答案】(1)温度计示数的变化 (2)大 (3) A 串联并联均可 质量 加热时间 【详解】（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的变化来判断相同时间内不同电流产生的热量多少。 （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）[1]要比较水和煤油比热容的大小，应控制电阻相同（保证相同时间内产生热量相同），所以选择乙图中A烧瓶（，与甲图中电阻相同）。 [2]串联：两电阻相等，电流相等，根据，相同时间产生的热量相同； 并联：两电阻相等，电压相等，根据，相同时间产生的热量相同； 故串联、并联均可。 [3]根据控制变量法，应将其中一烧瓶中的煤油换成等质量的水。 [4]同种规格的加热器，相同时间放出的热量相同，故水和煤油吸热的多少可以通过加热时间来比较，加热时间越长，吸热越多。 【针对练习20】小明利用如图所示的装置“探究电热与什么因素有关”，已知四个透明容器内密封着等量的空气。 (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)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；通电后透明容器中电阻丝的内能是通过 （选填“做功”或“热传递”）的方式改变的。 (3)如图甲所示装置是用来探究电流通过导体产生的热量与 的关系的；通电一段时间，两U形管中液面高度差如图甲所示，可以得出的结论是 。当通过左边电阻丝的电流为1A时，通电5min，右边电阻丝产生的热量为 J，这段时间内左边电阻丝和右边电阻丝产生的热量之比为 。 (4)在如图乙所示装置中，通过电阻丝、的电流 （选填“相等”或“不相等”）。通电一段时间后，两U形管中液面高度差如图乙所示，电阻丝、中产生热量较多的是 。某次实验中通电一段时间后发现，图乙所示装置中两侧U形管内液面高度差始终相等，若电路中只有一处故障，则可能是 。 【拓展设问】 实验小组在老师的指导下探究“电流通过导体产生的热量与电流的关系”。同学们在烧瓶内安装一根电阻丝，装入适量的煤油，插入一支温度计，设计了如图丙所示的电路。 (5)用笔画线代替导线，将图丙的电路连接完整。要求滑动变阻器的滑片向右移动时，电流表示数变大，且导线不交叉。 (6)闭合开关后，发现电流表指针未偏转，经检查仅电阻丝R有故障，则电阻丝R （选填“短路”或“开路”）。排除故障后进行实验，实验中通过观察 来比较相同时间内电阻丝通过不同电流时产生热量的多少。 (7)调节滑动变阻器改变电流的大小，经过多次实验发现：电阻丝阻值和通电时间一定时，电流I越大，通电导体产生的热量Q越多。小明猜想：当电阻和通电时间一定时，Q可能与I成正比。随后在老师帮助下，实验小组测出了多组Q与I的数据。请提出一种判断小明猜想是否正确的方法： 。 (8)同学们进一步学习了解到：物理学家焦耳1840年就确定了当电阻和通电时间一定时，电流产生的热量跟电流的二次方成正比的关系。生活中利用电热工作的家用电器有 （请举一例）。 (9)若要探究电流通过导体产生的热量与电阻的关系，可选择图丁中 （选填“A”或“B”）烧瓶中的电阻与图丙烧瓶中的电阻 （选填“串”或“并”）联进行实验。 【答案】(1) U形管液面高度差 转换 (2) 热传递 做功 (3) 电阻 当电流和通电时间相同时，电阻越大，导体产生的热量越多 3000 1∶2 (4) 不相等 开路 (5) (6) 开路 温度计示数的变化 (7)将测得的Q与I的数据描点画出Q-I图像，若Q-I图像为过原点的一条直线，则Q与I成正比，否则不成正比 (8)电饭锅 (9) B 串 【详解】（1）[1][2]四个透明容器内密封等量空气，电阻发热会使空气受热膨胀，引起U形管液面高度差变化。因此可以通过观察U形管液面高度差来比较电阻产生热量的多少。这种将不易直接测量的“热量”转化为易于观察的“液面高度差”的方法，属于转换法。 （2）[1]透明容器中空气的内能增加，是因为电阻丝发热，空气吸收热量，这是热传递方式。 [2]电阻丝自身的内能增加，是因为电流通过电阻做功，电流做功将电能转化为内能，这是做功方式。 （3）[1][2]如甲图是左右两个容器电阻不相同，但通过它们的电流相同，所以探究的是电流通过导体产生的热量与电阻的关系。其右边与10Ω电阻所在烧杯相通的U形管液面更高，故分析可初步得出结论；在电流相同、通电时间相同时，电阻越大，产生热量越多。 [3][4]由，当通过左边电阻丝的电流为1A时，通电5min，由串联电路中处处电流相等可得，右边电阻丝产生的热量为， 这段时间内左边电阻丝和右边电阻丝产生的热量之比为 （4）[1][2]如图乙可知，电阻与先并联然后与串联且电阻大小相等，由串并联电路电流规律可知通过电阻丝、的电流不相同，且通过电阻丝的电流是通过的两倍。其左边与电阻相通的U形管液面更高，所以电阻丝产生的热量更多。 [3]某次实验中通电一段时间后发现，图乙所示装置中两侧U形管内液面高度差始终相等，若电路中只有一处故障，则可能是开路使得通过电阻丝、的电流相同了。 （5）探究“电流通过导体产生的热量与电流的关系”，需可知电阻不变，改变电流，且滑动变阻器的滑片向右移动时，电流表示数变大，由欧姆定律可知，串联电路中当电压一定时，电流变大，总电阻减小，又定值电阻阻值不变，则说明滑动变阻器接入电路的阻值减小，故连接电路图，如下图所示： （6）[1][2]如图可知，闭合开关后，发现电流表指针未偏转，且仅电阻丝R有故障，则电阻丝断路，实验中通过加热液体，使液体温度升高，温度计示数变大从而来比较相同时间内电阻丝通过不同电流时产生热量的多少。 （7）为了判断小明的猜想是否正确，且又有多组数据，故可将测得的Q与I的数据描点画出Q-I图像，若Q-I图像为过原点的一条直线，则Q与I成正比，否则不成正比。 （8）生活中利用电热工作的家用电器有电饭锅、电磁炉等。 （9）[1][2]若要探究电流通过导体产生的热量与电阻的关系，需控制通过两电阻丝的电流相同，电阻不同，故选图丁中的B烧瓶中的电阻与图丙烧瓶中的电阻串联进行实验。 学科网（北京）股份有限公司 $ 第11讲 焦耳定律 知识点1：电流的热效应 1.电流的热效应 电流通过导体时电能转化成内能，这种现象叫做电流的 。 2.影响电流通过导体时产生热量的因素 通过导体的电流、导体的电阻、通电时间。通过导体的电流越大、导体的电阻越大、通电时间越长，电流通过导体时产生的热量越多。 电流通过导体时产生热量的比较 ①在电流相同、通电时间相同的情况下，电阻越大，这个电阻产生的热量越 。 ②在电阻相同、通电时间相同的情况下，通过电阻的电流越大，这个电阻产生的热量越 。 3.电热的利用 电热的主要作用是制成各种各样的电热器。电热器的主要部分是发热体，发热体一般由电阻 、熔点 的金属导体制成。电热器工作时主要将电能转化为内能，常见电热器如热水器、电饭锅、电熨斗、电热孵化器等。 很多用电器在工作时，虽然也会将一部分电能转化为内能，但其目的并不是利用电热，而是将电能转化为其他形式的能，这样的用电器不是电热器。比如电动机和电风扇工作时主要将电能转化为机械能，电视机工作时主要将电能转化为声能和光能等，它们都不是电热器。 4.电热的防止 用电器在工作的过程中，总有一部分电能转化为内能，很多情况下我们不希望用电器的温度太高，这样既浪费能源，还可能造成危害，因此就需要使用电器通风散热。很多用电器采用设置散热孔、散热片或在发热体部分安装风扇等方法散热。如电视机外壳的散热窗；计算机内的散热风扇、电动机外壳的散热片等。 1．下列小家电中，利用电流热效应工作的是（　　） A．电烤箱 B．甩干机 C．扫地机器人 D．吸尘器 2．我国科学家首次通过实验证明了二维极限下的单层铜基超导体具有和块体铜基超导体相同的超导特性。利用超导材料电阻为零的特性，你认为超导材料最不适合用来做（　　） A．输电导线 B．电动机线圈 C．计算机电子元件 D．电炉丝 3．下列情况中属于利用电热的是（   ） A．电视机的后盖有许多孔 B．电热毯孵化小鸡 C．电动机外壳有许多散热片 D．电脑机箱内有小风扇 4．（多选）下列情况属于防止电热危害的是（　　） A．冬天用电暖器取暖 B．电脑机箱内装有小风扇 C．家用电器长时间不用，要隔一段时间通一次电 D．电动机外壳上有散热片 知识点2：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与电流、电阻和通电时间的关系，即焦耳定律。 内容 电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成 ，跟导体的电阻成 ，跟通电时间成 定义式 Q= 适用范围 普遍适用，适用于所有用电器和电路 注意事项 ①同体性：Q、I、R、t必须对应同一段导体或同一个用电器； ②同时性：Q、I、R必须是同一时间t内同一段电路中的三个物理量； ③统一单位：Q、I、R、t四个物理量的单位都必须是国际单位。 理论推导 在纯电阻电路中，电流所做的功 转化为热量，而没有转化为其他形式的能，那么此时电流产生的热量Q就 消耗的电能W电，即Q W电 纯电阻电路与非纯电阻电路的公式应用规律： 纯电阻电路 非纯电阻电路 元件特点 电路中只有电阻，电能全部转化成内能 除内能外，还把电能转化成其他形式的能 能量转化情况 电功 热功 关系 W = Q W＞Q,W = Q+E其他 电功率 热功率 关系 P =P热 P＞P热,P=P热+P其他 欧姆定律是否成立 成立，有U=IR， 不成立，有U＞IR， 元件举例 电阻、电炉丝、白炽灯等 电动机、电解槽等 1．如图甲是有保温、加热功能的暖菜板，简化电路如图乙所示，其中M为风扇，R1和R2均为电热丝，R2=96.8Ω，旋转开关S2可以让暖菜板处于加热挡或保温挡。说明书上保温总功率由于污渍遮挡看不清。暖菜板正常工作时，下列说法中错误的是（　　） 型号 805D 电路总功率 加热 2100W 电压 220V 保温 用途 暖菜、温奶 风扇功率 100W A．内置风扇的工作电流约为0.45A B．R1的阻值为24.2Ω C．保温状态下工作5min，电热丝产生的热量1.2×105J D．加热状态下电路总电阻为22Ω 2．如图所示，这是定值电阻甲和小灯泡乙的电流和电压的关系图像，若把它们串联接在电流为0.2A的电路中，通电1min电路中产生的总热量是 J。若将甲和乙并联接在电源电压为2V的电路中，电路的总功率为 W。 3．在如图所示的电路中，定值电阻的阻值为20Ω，电动机线圈电阻为2Ω，闭合开关，电流表、的示数分别为0.8A、0.3A，则10s内电流通过电动机产生的热量为 J，10s内电动机消耗的电能为 J。 4．图甲是一款挂烫机，其简化电路如图乙，电源电压为220V，R1、R2是电热丝，两电热丝的阻值之比R1∶R2＝1∶2。开关S接触点2、3时挂烫机处于慢热挡，开关S接触点3、4时挂烫机处于速热挡，已知慢热挡的功率为880W。则电热丝R1阻值为 ，挂烫机速热挡的功率为 ，挂烫机在速热挡工作5min，电热丝产生的总热量为 。 5．如图所示电路中，电源电压不变，电阻R2的阻值为10Ω，当只闭合开关S后，电流表的示数为0.3A。 (1)求电源两端的电压； (2)若S和S1都闭合，电流表示数为0.4A，求电阻R1的电功率； (3)若S和S1都闭合，求整个电路在1min内产生的热量。 知识点3：探究影响电流通过导体时产生热量的因素 实验图像 实验目的 研究电流通过导体产生的热量跟那些因素有关 实验方法 1.控制变量法 ①在探究热量的多少与电流的关系时，应控制两个电阻丝的阻值 ，应采用并联多一个相同阻值的电阻； ②在探究热量的多少与电阻的关系时，应控制通过两个电阻丝的电流 ，应采用串联的方式。这里就应用了控制变量法。 2.转化法 实验中电流产生的热量不能直接观察到，但热量的变化可以用温度的变化来感知。通过温度计升高的示数或者U型管的高度差间接知道电流产生的热量的多少，这是转化法。 实验原理 Q= 实验器材 密闭容器两个、U形管两个、导线若干、不同阻值电阻丝若干、电源 实验步骤 ①电流产生的热量与电阻的关系 如甲所示，两个透明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。两个密闭容器中都有一段电阻丝，右边容器中的电阻比较大。 两容器中的电阻丝串联起来接到电源两端，通过两段电阻丝的电流相同。通电一定时间后，比较两个U形管中液面高度的变化。 ②电流产生的热量与电流大小的关系 如乙所示，两个密闭容器中的电阻一样大，在其中一个容器的外部，将一个电阻和这个容器内的电阻并联，因此通过两容器中电阻的电流不同。在通电时间相同的情况下，观察两个U形管中液面高度的变化。 实验结论 ①在电流相同、通电时间相同的情况下，电阻越大，电阻产生的热量越 。 ②在电阻相同、通电时间相同的情况下，通过电阻的电流越大，电阻产生的热量越 。 有关考点 （1）实验采用煤油的目的： 。 （2）被加热材料选用空气的原因： 。 （3）选用加热材料的要求： 、 、材料相同。 （4）探究电热与电流的关系是需控制电热丝的电阻和通电时间相同，采用在其中一个电阻的两端多 一个电阻的方式。探究电热与电阻的关系是需控制电流和通电时间相同，采用 的方式；探究电热与通电时间的关系时需控制电阻和电流相同，通过改变通电时间的长短的方式。 （5）通过 或者 来比较热量的多少. （6）U型管没有明显的高度差的原因：① ；② 。 1．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，下列正确的是（    ） A．甲，乙两实验都可以用来研究电流通过导体产生的热量与通电时间的关系 B．甲实验中两个电阻串联在同一个电路中只是为了保证流过两个电阻的电流相等 C．将乙图中右侧容器外接电阻换小一些，则右侧U形管高度变化会更明显 D．乙实验通电一段时间后，左右两侧容器内空气的温度之比约为 2．（多选）如图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．甲装置可探究电流产生热量的多少与电流大小的关系 B．甲装置通电一段时间后，电流通过左右两容器内导体产生的热量之比是1：2 C．乙装置通电一段时间后，左侧U形管中液面高度差比右侧大 D．乙装置通电一段时间后，电流通过左右两容器内导体产生的热量之比是2：1 3．为了探究电流产生的热量跟什么因素有关，王军设计了如图所示的甲、乙两种装置，他将两段阻值不同的电阻丝（R1＜R2）分别密封在两个完全相同的烧瓶中，并通过短玻璃管与相同的气球相连，两次实验电源电压不变。 (1)在甲这个实验中，电流产生的热量多少是通过 体现出来的，像这种用能直接观测的量来显示不容易直接观测的量的方法叫“转换法”，这种方法在物理学研究中经常用到，以下实验中，用到“转换法”的是 ； A．研究串并联电路的电流特点时，常把电流与水流相比 B．研究电流与电压的关系时，保持电阻不变去研究电流与电压的关系 C．研究电阻大小的影响因素时，通过电流表示数大小来判断电阻大小 D．探究串联电路总电阻的大小时，用一个20欧的电阻代替两个10欧的串联电阻 (2)甲装置可探究电流产生的热量与 的关系； (3)在甲装置实验，在相同的通电时间里，与气球 （填气球字母标号）相通的电阻丝产生热量最多； (4)教材上的实验装置如图乙所示（烧瓶与图中的相同）。比较甲、乙图所示的两种不同的实验装置，你认为较好的装置是 ，理由是： 。 4．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，小楚设计了图甲装置，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，来比较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（如表所示）； 实验次数 电流/A 通电时间/s 电阻/Ω 温度升高量/℃ 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的热量与电阻的关系，可选择图乙中 （选填“A”或“B”）烧瓶中的电阻与图甲中的烧瓶电阻 （选填“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”实验，则她应选择图乙中 （选填“A”或“B”）烧瓶与图甲中的烧瓶 （选填“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 （选填“温度升高量”或“加热时间”）来比较。 命题点1：电流的热效应及电热的防止与利用 【针对练习1】如图所示的用电器中，利用电流的热效应工作的是（　　） A．平板电脑 B．电热水壶 C．无线路由器 D．电视机 【针对练习2】超导材料具有零电阻、抗磁性等特殊的物理性质，应用领域非常广泛。常温下的超导体，最适合制作（　　） A．高压输电线 B．电饭锅 C．电熨斗 D．电热水壶 【针对练习3】电炉工作时，电炉丝通过导线接到电路里，电炉丝热得发红，而导线却几乎不发热。下列说法正确的是（　　） A．通过导线的电流小于通过电炉丝的电流 B．导线的电阻大于电炉丝的电阻 C．导线的电功率小于电炉丝的电功率 D．电流通过导线时没有产生热效应 【针对练习4】下列情况，属于防止电热产生危害的是（　　） A．电脑机箱里装有小风扇 B．阴雨天家电通电除潮 C．用电熨斗熨衣服 D．冬天用电取暖器取暖 【针对练习5】图甲中人所戴的是高、低温两挡电加热眼罩，工作时利用了电流的 效应；其简化电路如图乙所示，发热电阻R1=R2，当S1、S2均闭合时，此眼罩为 挡（选填“高温”或“低温”）。 命题点2：焦耳定律的公式应用 【针对练习6】（多选）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。电源两端电压保持不变。下列说法中正确的是（    ） A．电源电压为 B．只闭合时，小灯泡L的电阻为 C．再闭合后，电流表的示数增加 D．再闭合S2后，在内电阻R产生的热量为 【针对练习7】有一只标有“3V”字样的小灯泡和一个定值电阻，如图甲所示是小灯泡L和电阻R的I-U图象，由图象可知定值电阻R的阻值为 Ω；若将小灯泡L和定值电阻R接入图乙所示的电路中，只闭合开关时，小灯泡L的实际功率为1W，再闭合开关电路的总功率为 W，电阻R在1min内产生的热量为 J。 【针对练习8】洗衣机的机芯就是电动机，它正常工作电压为220V，通过它的电流为1.5A，电动机线圈阻抗（工作电阻）为11Ω，则洗衣机正常工作的功率为 W，线圈每分钟产生的热量是 J，效率为 。 【针对练习9】某品牌电动车电动机的电池电压恒为48V，通过的电流是5A，电动机线圈的电阻为0.5Ω，则正常运行2min线圈产生的热量为 J；假定电池的输出电压恒定不变，若电动车被障碍物卡住，电动机停止旋转，则持续通电一分钟会产生的热量为 J。 【针对练习10】某型号的电饭锅的铭牌上标有“220V，880W”字样，其简化原理图如图所示。它有高温烧煮和焖饭保温两挡，通过单刀双掷开关S进行调节，为电热丝。当电饭锅处于高温烧煮挡时，电路的功率为880W；当电饭锅处于焖饭保温挡时，电路的功率为110W。 (1)求电饭锅在高温烧煮挡时电路中的电流； (2)求电热丝的阻值； (3)求焖饭保温，电热丝产生的热量。 命题点3：电热的比值计算 【针对练习11】如图所示，在串联电路中有两个装有等质量煤油的密闭烧瓶A、B，两个烧瓶中分别放有加热电阻丝RA和RB，闭合开关后经过一段时间烧瓶A、B中的温度计示数分别为40℃和60℃。已知温度计初始温度均为20℃。则电阻RA和RB的比值为（　　） A．1∶2 B．2∶3 C．2∶1 D．3∶2 【针对练习12】有两个定值电阻和，已知。若将它们串联在电路中，保持电源电压不变，则和两端的电压之比是 ；若将它们并联该电路中，在相同时间内电流通过和产生的热量之比是 。 【针对练习13】如图是“扬帆”学习小组对小灯泡L和定值电阻R的阻值进行测量后，根据实验数据作出的图像。若将L和R串联接在8V的电源两端，L与R的电阻之比为 ；若将L和R并联在2V的电源两端，在1min内，L与R产生的热量之比为 。 【针对练习14】如图所示，当开关S断开，甲、乙两表均为电流表，若两表示数之比I甲：I乙=1：4，R1：R2= ；当开关S闭合，甲、乙两表均为电压表时，则两表示数之比U甲：U乙= ；相同时间内R1、R2产生的热量之比Q1：Q2= 。 【针对练习15】如图所示电路图，电源电压恒定不变，R2=2R1，闭合开关S1，通过R1、R2两电阻的电流之比是 ，相同时间内R1、R2两电阻产生的热量之比是 ；将电流表和电压表的位置互换，再将开关S1、S2均闭合后，R1、R2两电阻的电流之比是 ，相同时间内R1、R2两电阻产生的热量之比是 。 命题点4：探究影响电流通过导体时产生热量的因素 【针对练习16】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，下列说法正确的是（　　） A．通电一段时间后，左侧U形管中液面的高度差比右侧的小 B．将R2和R3都换成10Ω的电阻丝，就可以探究电流产生的热量与电阻的关系 C．该实验装置利用U形管中液体的热胀冷缩来反映电阻丝产生热量的多少 D．若通过R1的电流为2A，通电1min，R1产生的热量为1200J 【针对练习17】如图为“探究焦耳定律”的实验装置。两个透明容器中密封着等量的空气，U形管中液面高度的变化反映密闭空气温度的变化。将容器中的电阻丝、串联在电路中，且。下列说法正确的是（　　） A．闭合开关后，通过的电流小于的电流 B．闭合开关后，甲管中液面上升比乙管慢 C．该实验装置用于探究电压和通电时间一定时，电热与电阻的关系 D．该实验用到了转换法和控制变量法 【针对练习18】甲、乙两图为“探究电流通过导体时产生的热量与哪些因素有关”实验的部分装置图，两个相同的透明容器中封闭着等量的空气。 (1)甲、乙实验中，通过观察 来反映电阻产生热量的多少。 (2)探究“电流通过导体时产生的热量与电流的关系”时，应选择 （选填“甲”或“乙”）图装置进行实验。通过观察实验现象，可以得到的实验结论是：当电阻和通电时间相同时，电流越 （选填“大”或“小”），电流通过导体时产生的热量越多。 (3)连接好电路后闭合开关，通电一段时间后图乙的容器中左、右两个电阻产生热量的比值= 。 (4)完成上述实验后，小明同学又设计了如图丙所示实验装置，探究“比较不同物质的吸热能力”，其中RA、RB两个电阻丝的电阻应该是 （选填“相同”或“不同”）的。向两个烧瓶中分别加入初温相同、质量相等的水和煤油，通电一段时间后，煤油的温度更高，说明 （选填“水”或“煤油”）的吸热能力更强。 【拓展】在图乙中，若接通电路一段时间后，左侧U形管的液面高度差明显变大，但右侧U形管液面高度差不变，后发现是由于电路故障引起的，则原因可能是 。 A． R1电阻丝断路        B． R2电阻丝断路 C． R3电阻丝断路        D． R3电阻丝短路 【针对练习19】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，来比较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（如表所示）。 实验次数 电流/A 通电时间/s 电阻/ 温度升高量/℃ 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)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”实验，则她应选择乙图中 （选填“A”或“B”）烧瓶与甲图中的烧瓶 （选填“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 （选填“温度升高量”或“加热时间”）来比较。 【针对练习20】小明利用如图所示的装置“探究电热与什么因素有关”，已知四个透明容器内密封着等量的空气。 (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)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；通电后透明容器中电阻丝的内能是通过 （选填“做功”或“热传递”）的方式改变的。 (3)如图甲所示装置是用来探究电流通过导体产生的热量与 的关系的；通电一段时间，两U形管中液面高度差如图甲所示，可以得出的结论是 。当通过左边电阻丝的电流为1A时，通电5min，右边电阻丝产生的热量为 J，这段时间内左边电阻丝和右边电阻丝产生的热量之比为 。 (4)在如图乙所示装置中，通过电阻丝、的电流 （选填“相等”或“不相等”）。通电一段时间后，两U形管中液面高度差如图乙所示，电阻丝、中产生热量较多的是 。某次实验中通电一段时间后发现，图乙所示装置中两侧U形管内液面高度差始终相等，若电路中只有一处故障，则可能是 。 【拓展设问】 实验小组在老师的指导下探究“电流通过导体产生的热量与电流的关系”。同学们在烧瓶内安装一根电阻丝，装入适量的煤油，插入一支温度计，设计了如图丙所示的电路。 (5)用笔画线代替导线，将图丙的电路连接完整。要求滑动变阻器的滑片向右移动时，电流表示数变大，且导线不交叉。 (6)闭合开关后，发现电流表指针未偏转，经检查仅电阻丝R有故障，则电阻丝R （选填“短路”或“开路”）。排除故障后进行实验，实验中通过观察 来比较相同时间内电阻丝通过不同电流时产生热量的多少。 (7)调节滑动变阻器改变电流的大小，经过多次实验发现：电阻丝阻值和通电时间一定时，电流I越大，通电导体产生的热量Q越多。小明猜想：当电阻和通电时间一定时，Q可能与I成正比。随后在老师帮助下，实验小组测出了多组Q与I的数据。请提出一种判断小明猜想是否正确的方法： 。 (8)同学们进一步学习了解到：物理学家焦耳1840年就确定了当电阻和通电时间一定时，电流产生的热量跟电流的二次方成正比的关系。生活中利用电热工作的家用电器有 （请举一例）。 (9)若要探究电流通过导体产生的热量与电阻的关系，可选择图丁中 （选填“A”或“B”）烧瓶中的电阻与图丙烧瓶中的电阻 （选填“串”或“并”）联进行实验。 学科网（北京）股份有限公司 $