6.3 焦耳定律（重难点专练）物理新教材教科版九年级上册

**基本信息** 以6大题型系统整合电热利用与防止、实验探究、公式应用、电路分析及综合计算，构建“概念-实验-公式-应用”递进逻辑，突出科学思维与探究能力培养。 **专项设计** |模块|题量/典例|方法提炼|知识逻辑| |----|-----------|----------|----------| |电热的利用和防止|3题|原理（热效应）+材料特点+实例辨析|从现象到本质，建立能量转化观念| |探究电流与热量关系|4题|控制变量法+转换法+实验结论推导|通过实验建构电热影响因素模型| |焦耳定律公式运用|6题|Q=I²Rt及纯电阻推导式（Q=W）|公式直接应用到变式计算递进| |串并联电路电热之比|6题|串联（Q∝R）、并联（Q∝1/R）公式推导|结合电路特点深化公式应用| |含电动机电路|3题|总功（W=UIt）与电热（Q=I²Rt）分离|区分纯电阻与非纯电阻电路能量转化| |综合计算题|5题|电路分析+公式选择+多步骤计算|整合电路知识与公式解决复杂问题|

6.3 焦耳定律 ▌题型01 电热的利用和防止 1. 【答案】B 2. 【答案】D 3. 【答案】B ▌题型02 探究电流产生的热量与电流、电阻的关系 4. 【答案】B 5. 【答案】D 6. 【答案】 电流 大于 大于 7. 【答案】(1)转换法 (2)右 (3) 电流 使通过R1和R2的电流不相等 (4)甲 ▌题型03 焦耳定律公式的简单运用 8. 【答案】B 9. 【答案】B 10. 【答案】200 11. 【答案】 热效应 12. 【答案】 121 24000 13. 【答案】 热 2700 增大 ▌题型04 串、并联电路中电热之比 14. 【答案】B 15. 【答案】 2:3 3:2 16. 【答案】 1：2 2：1 17. 【答案】 电阻 18 18. 【答案】 19. 【答案】 电流 甲 ▌题型05 含有电动机的电路 20. 【答案】 47880 1323 21. 【答案】 180 150 22. 【答案】 180 0.1 ▌题型06 焦耳定律的运用计算题 23. 【答案】(1)0.3A (2)15Ω (3)108J 【详解】（1）由电路图可知，定值电阻与串联，电压表测两端的电压。根据欧姆定律，通过的电流为： （2）串联电路两端的总电压等于各部分电路两端电压之和，因此两端的电压为： 串联电路中电流处处相等，所以通过的电流为： 根据欧姆定律，的阻值为： （3）先将时间换算为秒： 整个电路产生的热量等于电流所做的功： 24. 【答案】(1)2A (2)110Ω (3) 【详解】（1）当开关S1和S2都闭合时，饭菜保温板处于加热挡位，此时电阻R1和R2并联，根据欧姆定律，通过电阻R1的电流为 通过R2的电流为 （2）由欧姆定律知，R2的阻值为 （3）通电5min，电阻R1产生的热量为 25. 【答案】(1)1A (2)220W (3)55Ω (4) 【详解】（1）只闭合时，电路中只有加热电阻，此时电路处于低温挡，则低温挡的电流为 （2）低温挡的功率为 （3）同时闭合、时，加热电阻与并联，此时电路处于高温挡，高温挡时电路中的总电流为5A，则通过电阻的电流为 则电阻的阻值为 （4）高温挡工作10min，产生的热量为 26. 【答案】(1) (2)1.6W (3)80J 【详解】（1）由题意，灯泡正常发光时，额定电压为 从图乙可知，此时灯泡的电流为 因此灯泡的电阻为 （2）灯泡与滑动变阻器串联，灯泡正常发光时，电路电流为 电源电压为，所以滑动变阻器两端的电压为 因此滑动变阻器的电功率为 （3）因为灯泡产生的热量等于电流做的功，所以根据可得工作10s后灯泡产生的热量为 27. 【答案】(1) (2)5A， (3) 【详解】（1）由图丙可知，加热功率，加热时间 根据公式，可得加热状态消耗的电能为 （2）根据公式，可得正常加热状态下电路中的电流为 由欧姆定律可得，的电阻为 （3）由图丙可知，保温功率 根据公式，可得煮蛋器处于保温状态时的电流为 保温时间 当开关闭合、断开时，与串联，煮蛋器处于保温状态。 串联电路总电阻 则的电阻为 根据焦耳定律，可得产生的热量为 2 / 2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 6.3 焦耳定律 题型01 电热的利用和防止 题型02 探究电流产生的热量与电流、电阻的关系 题型03 焦耳定律公式的简单运用 题型04 串、并联电路中电热之比 题型05 含有电动机的电路 题型06 焦耳定律的运用计算题 ▌题型01 电热的利用和防止 1. 电热的利用（电热器） 工作原理：电流的热效应，将电能主要转化为内能。 发热体材料特点：电阻率大、熔点高。 常见实例：电饭锅、电热水壶、电熨斗、电烙铁。 2. 电热的防止： 用电器工作时产生多余热量，会加速元件老化，甚至烧坏设备，需要散热。 常用散热方式：散热风扇、散热片、散热孔（散热窗）。 常见实例：电脑 CPU 风扇、电视机后盖散热孔、电动机外壳散热片。 1．(25-26九上·河北张家口宣化区·期末)下列措施中，属于利用电流热效应工作的是（　　） A．电视机的后盖有很多孔 B．电熨斗通电后发热可以熨平衣物 C．计算机内的小风扇把热空气驱散 D．电脑的主机中安装微型风扇 【答案】B 【详解】A．电视机的后盖有很多孔，这些小孔是散热孔；是为了防止电视机工作时产生的热量积累过多，烧毁电视机，这是对电热的防止，故A不符合题意； B．电熨斗工作时，根据电流热效应可知，电熨斗会产生热量温度升高，可以用来熨平衣物，故B符合题意； C．计算机内的小风扇把热空气驱散，这也是一种散热设计；是为了防止计算机工作时产生的热量积累过多，计算机温度升高烧坏计算机，这是对电热的防止，故C不符合题意； D．电脑的主机工作时会发热，安装的微型风扇起散热作用，不是利用电流热效应工作，故D不符合题意。 故选B。 2．(25-26九上·山东泰安岱岳区·期末)下列事例中，属于防止电流热效应产生危害的是（　　） A．利用电烙笔进行烙画艺术创作 B．使用电热水壶烧水 C．用电熨斗熨衣服 D．电脑温度过高时，风扇会及时启动，给电脑降温 【答案】D 【详解】ABC．用电烙笔进行烙画艺术创作、使用电热水壶烧水、用电熨斗熨衣服，都是将电能转化为内能，属于利用电流的热效应，故ABC不符合题意； D．电脑温度过高时，风扇会及时启动，给电脑降温，是为了防止电热产生危害，故D符合题意。 故选D。 3．(25-26九上·云南保山·期中)下列四种电器的结构设计是为了更好地利用电热的是（　　） A．电机外壳散热片 B．电暖气散热片 C．电脑CPU风扇 D．电视机散热孔 【答案】B 【详解】电热的利用是指将电能转化为内能并加以利用，而电热的防治是避免电热过多产生危害而采取散热措施。电机外壳散热片、电脑CPU风扇、电视机散热孔，都是为了防止电热积累，避免设备因过热损坏，属于电热的防治；电暖气散热片是通过电热元件产生热量，再通过散热片将热量传递到空气中，目的是利用电热取暖，属于电热的利用。故ACD不符合题意，B符合题意。 故选B。 ▌题型02 探究电流产生的热量与电流、电阻的关系 1. 实验方法 控制变量法：探究热量与其中一个因素关系时，控制另外两个因素不变。 转换法：密闭容器内空气受热膨胀，通过 U 形管两侧液面高度差反映电流产生热量的多少；高度差越大，产生热量越多。 2. 实验设计要点 ①探究电热与电阻的关系： 将两个不同阻值电阻串联，控制电流、通电时间相同，改变电阻。 结论：电流和通电时间相同时，电阻越大，产生的热量越多。 ②探究电热与电流的关系： 同一密闭容器内电阻不变，外部并联一个电阻分流，改变通过容器内电阻的电流，控制电阻、通电时间相同。 结论：电阻和通电时间相同时，电流越大，产生的热量越多。 ③探究电热与通电时间的关系： 取同一个电阻，保持电流、电阻不变，改变通电时间。 结论：电流、电阻相同时，通电时间越长，产生热量越多。 4．图是课本“探究电流通过导体产生的热量与导体电阻间关系”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．左边容器电阻丝中的电流比右边容器电阻丝中的电流大 B．U形管中液面高度的变化反映电阻丝产生热量的多少 C．要保持两个电阻丝两端电压相等 D．通电时间相同，两个容器中空气吸收的热量相同 【答案】B 【详解】A．由图可知，两阻值不同的电阻丝串联，通过电阻丝的电流相同，即左边容器电阻丝中的电流等于右边容器电阻丝中的电流，故A错误； B．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B正确； C．由图可知，两阻值不同的电阻丝串联，通过电阻丝的电流与通电时间相等而电阻阻值不同，此装置可以探究：电流产生的热量与电阻的关系，故需要保持的是两个电阻丝两端电流相等，故C错误； D．两电阻丝串联，电流相同，根据 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，B管液面上升得高，故D错误。 故选B。 5．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形管中液面高度的变化越大说明该透明容器中的电阻产生的热量越少 B．图甲装置不能探究电流产生的热量跟时间的关系 C．图甲装置可以探究电流产生的热量跟电流大小的关系 D．图乙装置可以探究电流产生的热量跟电流大小的关系 【答案】D 【详解】A．根据转换法，U形管中液面高度的变化越大，说明空气膨胀越明显，该透明容器中的电阻产生的热量越多，故A错误； B．对图甲中任一电阻，通电时间越长，U形管液面高度变化越大，说明产生的热量越多，能探究电流产生的热量跟时间的关系，故B错误； C．图甲中两电阻串联，通过两电阻的电流和通电时间相同，电阻不同，探究的是电流产生的热量跟电阻大小的关系，故C错误； D．图乙中右侧容器内电阻与外部电阻并联，再与左侧容器内电阻串联，两容器内电阻阻值相同，通电时间相同，通过左侧容器内电阻的电流大于通过右侧容器内电阻的电流，可以探究电流产生的热量跟电流大小的关系，故D正确。 故选D。 6．如图所示的装置是用来研究电阻丝产生的热量与________大小的关系，在实验中观察到产生的热量________产生的热量。保持电路连接不变，将也放入右侧空气盒内，加热相同的时间，则左侧空气盒内产生的热量________右侧空气盒内产生的热量。 【答案】 电流 大于 大于 【详解】[1]装置中，右侧两电阻并联后再与左侧电阻串联，空气盒内两电阻大小相等，由电路连接方式可知，通过左侧空气盒中电阻的电流大于通过右侧空气盒中电阻的电流，而通电时间相同，所以装置是用来研究电阻丝产生的热量与电流大小的关系。 [2]由图可知，、、三个电阻阻值相同，右侧两电阻并联后再与左侧电阻串联，空气盒内两电阻大小相等，由电路连接方式可知，通过左侧空气盒中电阻的电流是通过右侧空气盒中电阻的电流的2倍，根据可知，产生的热量大于产生的热量。 [3]将放入右侧空气盒内，右侧空气盒内总电阻变小，左侧空气盒与右侧空气盒串联，电流相同，加热相同时间，根据可知，左侧空气盒内产生的热量大于右侧空气盒内产生的热量。 7．如图甲、乙是“探究电流通过导体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质量的空气。 (1)电流产生的热量不易直接测量，因此在本实验中是通过观察两个U形管中的液面高度差的变化来比较电流通过电阻丝产生的热量的多少，这里采用了______的研究方法。 (2)甲图所示装置可探究电流通过导体产生的热量的多少与电阻大小的关系，通电一段时间后，______（选填“左”或“右”）侧容器中电阻产生的热量多。 (3)乙图所示的装置是用来探究电流通过导体产生的热量与______的关系，乙装置中的电阻的作用主要是__________________________。 (4)生活中我们经常见到“电炉丝热得发红，而与它相连的导线却不热”这一现象，可用上面图______（选填“甲”或“乙”）的实验结论来解释。 【答案】(1)转换法 (2)右 (3) 电流 使通过R1和R2的电流不相等 (4)甲 【详解】（1）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，这种研究方法叫转换法。 （2）甲装置中，将容器中的电阻丝串联起来接到电源两端，通过它们的电流I与通电时间t相同，电阻不同，可探究电流产生的热量与电阻的关系，左边容器中的电阻小于右边容器中的电阻，由可知，右边容器中的电阻产生的热量多，温度升得较快，则右侧U形管中液面的高度差大。 （3）乙的装置在实验中，右侧容器的外部，将一个完全相同的电阻和这个容器内的电阻并联，再接入原电路，使通过左边容器中电阻R1的电流与通过右边容器中电阻R2的电流不同，可以探究电流产生的热量与通过导体的电流大小的关系。 （4）电炉丝和连接的导线串联在电路中（通过的电流相等），通电时间是相同的，而电炉丝的电阻比导线的电阻大，与甲实验的原理相同。 ▌题型03 焦耳定律公式的简单运用 1. 焦耳定律公式 Q=I2Rt Q：电流产生的热量，单位焦耳（J）； I：通过导体的电流，单位安培（A）； R：导体电阻，单位欧姆（Ω）； t：通电时间，单位秒（s）。 2. 推导公式（只适用于纯电阻电路，电能全部转化为内能） 纯电阻：电饭锅、电烙铁、电炉等电热器。 8．一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，在额定电压下通电10min产生的热量为（　　） A．4×102J B．2.4×104J C．2.2×103J D．1.32×105J 【答案】B 【详解】在额定电压下通电10min电烙铁产生的热量 故选B。 9．甲、乙两电热丝电阻之比为2:3，通过的电流之比为3:1，则相同时间内产生的热量之比为（　　） A．2:1 B．6:1 C．1:2 D．1:6 【答案】B 【详解】相同时间内产生的热量之比为 故选B。 10．(25-26九上·贵州铜仁·期末)一电阻丝的阻值是10Ω，通过它的电流为1A，则该电阻丝20s产生的热量为________J。 【答案】200 【详解】电阻丝20s产生的热量 11．(25-26九上·广西河池·期末)如图所示，电热驱蚊器通电时，蚊香片的温度升高，它是利用电流的______来工作的；驱蚊器的发热元件是一个阻值为的电阻，接在照明电路中正常通电1h产生的热量为______J。 【答案】 热效应 【详解】[1]电热驱蚊器通电时，蚊香片的温度升高，它是利用电流的热效应工作的，将电能转化为内能。 [2]在照明电路中，电源电压为220V，正常通电1h产生的热量为 12．一种家用电熨斗的规格为“220V 400W”，这种电熨斗内部电热丝的电阻是 ________Ω。如果在额定电压下工作，1min内将产生 __________J的热量。 【答案】 121 24000 【详解】[1]根据电功率公式，可得电热丝电阻 [2]，电熨斗为纯电阻用电器，电能全部转化为热量，故产生的热量 13．如图甲是一只便携塑料封口机，电路原理图如乙所示，电源电压为3V，电热丝R的电阻为0.4Ω，开关闭合，电热丝温度升高，这是利用电流的______效应工作的，通电2min产生的热量为______J；若使用时总把塑料烫坏，可以______（选填“增大”或“减小”）电热丝的阻值。 【答案】 热 2700 增大 【详解】[1]电热丝通电时，将电能转化为内能，所以这是通过电流的热效应来实现高温封口。 [2]通电2min产生的热量为 [3]由公式可知，电压不变，通电时间相同时，要减小电热丝产生的热量，应增大电热丝的阻值。 ▌题型04 串、并联电路中电热之比 ①串联电路 串联电路电流处处相等，I1=I2，时间t相同。 由，可得： ②并联电路 并联电路各支路电压相等，U1=U2，时间t相同。 由 ，可得： 14．电阻R1和R2串联，两端电压之比为2∶1，开关闭合后，关于二者产生热量的说法正确的是（　　） A．两电阻产生热量相同 B．两电阻产生热量之比为2∶1 C．两电阻产生热量之比为1∶2 D．没有通电时间，无法比较产生热量多少 【答案】B 【详解】两电阻串联，根据串联电路电流的规律得出通过R1与R2的电流之比为1∶1；通电时间相同，两电阻产生热量之比为 Q1∶Q2=U1It∶U2It= U1∶U2=2∶1 故选B。 15．(25-26九上·河南安阳·期末)有两个定值电阻和，若将这两个电阻串联在电路中，则这两个电阻两端的电压之比________；若将这两个电阻并联在电路中，在相同时间内电流通过两个电阻产生的热量之比______。 【答案】 2:3 3:2 【详解】[1]定值电阻和 串联在电路中，根据串联电路电流处处相等可得 则这两个电阻两端的电压之比 [2]若将这两个电阻并联在电路中，两个电阻两端的电压相等，由欧姆定律和焦耳定律可得，在相同时间内电流通过两个电阻产生的热量之比 16．如图甲所示，两个定值电阻R1和R2并联在电路中，它们的电流与其两端的电压关系如图乙所示，闭合开关S，R1和R2的阻值之比为______，相同时间内R1和R2产生的热量之比为______。 【答案】 1：2 2：1 【详解】[1]根据题意知道，两电阻并联，由并联电路特点知道，两电阻两端电压相等，由图乙知道，电压相同时，通过R1、R2的电流之比为2：1。由知道，电流与电阻成反比，所以R1、R2的电阻之比为1：2。 [2]通电时间相同，电压相同，由焦耳定律公式Q＝W＝UIt知道，产生的热量与电流成正比，所以，产生热量之比为2：1。 17．如图所示，该装置用于探究电流通过导体产生的热量多少与______（选填“电流”或“电阻”）的关系；相同时间内，和产生热量之比为______；若通过的电流是，通电时间为时，产生的热量为______。 【答案】 电阻 18 【详解】如图所示，不同阻值的和串联，电流和通电时间相同，根据控制变量法，该装置用于探究电流通过导体产生的热量多少与电阻的关系；根据，电流和通电时间相同时，电热和电阻成正比，所以和产生热量之比为 若通过的电流是，通电时间为时，产生的热量为 18．小明同学设计了具有“低温”“中温”和“高温”三个挡位的电加热器，其简化电路如图所示，已知电源电压不变，，则低温挡和中温挡的电流之比为___________；通电相同的时间，低温挡和高温挡产生的热量之比为___________。 【答案】 【详解】[1]由题图可知，只闭合开关、时，为低温挡，只有接入电路；只闭合开关、时为中温挡，只有接入电路。由欧姆定律可知，低温挡和中温挡的电流之比为 [2]闭合开关、、时为高温挡，与并联接入电路，干路电流，根据欧姆定律，可求 由可知，通电相同的时间，低温挡和高温挡产生的热量之比为 19．(25-26九上·山东滨州·期末)如图所示，甲、乙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。现用该装置探究电热与________的关系，通电一定时间，观察到________（选填“甲”或“乙”）容器U形管的液面高度差较大，甲、乙两容器中的电阻产生的热量之比为________。 【答案】 电流 甲 【详解】[1]该实验装置中，甲、乙容器内的电阻阻值均为，乙容器内的电阻与另一个电阻并联，分流后电流减半；在电阻和通电时间保持不变的前提下，该实验装置改变了电流大小，因此探究的是电热与电流的关系。 [2]根据焦耳定律，当电阻和通电时间相同时，电流越大，电阻产生的热量越多；甲容器中电阻的电流更大，产生的热量更多，密闭空气温度升高更显著，空气膨胀更明显，因此甲容器的U形管液面高度差较大。 [3]已知，根据串、并联电路电流规律得，，电阻，由焦耳定律可得， ▌题型05 含有电动机的电路 电动机属于非纯电阻用电器，首先区分总功、发热、输出机械能。 1. 总消耗电能（电流做总功）： 2. 线圈产生热量：（只能用此式算热量） 3. 输出机械能： 4. 总功率：；发热功率：；机械功率： 20．(25-26九上·重庆渝中区·期末)某电动机铭牌上标有额定电压、额定电流，电动机线圈电阻为。电动机正常工作消耗的电能为___________J，电动机线圈上产生的热量为___________J。 【答案】 47880 1323 【详解】[1]电动机正常工作即，消耗的电能为 [2]根据焦耳定律，电动机线圈上产生的热量为 21．(25-26九上·河北石家庄·期末)有一台电动机，额定电压3V，额定电流1A，电动机线圈电阻0.5Ω，这台电动机正常工作1min，消耗的电能为______J，输出的机械能为______J。 【答案】 180 150 【详解】[1]电动机消耗的电能为 [2]电动机线圈中电阻产生的热量为 输出的机械能为 22．一台“6 V 3 W”的迷你型小风扇，电动机线圈电阻为 0.4Ω。该风扇正常工作1 min 消耗的电能为___________J，因发热损失的功率为_______W。 【答案】 180 0.1 【详解】[1]小风扇正常工作1min消耗的电能为 W=Pt=3W×60s=180J [2]小风扇正常工作时通过线圈的电流为 I=0.5A 则因线圈电阻发热损失的功率为 P'=I2R= (0.5A)2×0.4Ω=0.1W ▌题型06 焦耳定律的运用计算题 电流通过导体产生的热量：（普遍适用，所有电路） 纯电阻电路（电热器：电炉、电饭锅等），电能全部转化为内能，Q=W，可以推导： 23．(25-26九上·河北石家庄长安区·期末)如图所示的电路中，电源电压恒为6V，定值电阻R1的阻值为5Ω，闭合开关S后，电压表的示数为1.5V。求： (1)通过 R1的电流； (2)定值电阻R2的阻值； (3)整个电路1min产生的热量。 【答案】(1)0.3A (2)15Ω (3)108J 【详解】（1）由电路图可知，定值电阻与串联，电压表测两端的电压。根据欧姆定律，通过的电流为： （2）串联电路两端的总电压等于各部分电路两端电压之和，因此两端的电压为： 串联电路中电流处处相等，所以通过的电流为： 根据欧姆定律，的阻值为： （3）先将时间换算为秒： 整个电路产生的热量等于电流所做的功： 24．(25-26九上·山东东营·期末)现在市面上有一款两挡调温饭菜保温板，其内部电路简化如图所示。已知电源电压恒定不变，R1、R2均为定值发热电阻。当开关S1和S2都闭合时，饭菜保温板处于加热挡位。已知，加热时电路中的总电流。当饭菜保温板处于加热挡位时，通过计算回答： (1)通过R2的电流是多少？ (2)R2的阻值是多少？ (3)通电5min，电阻R1产生的热量是多少？ 【答案】(1)2A (2)110Ω (3) 【详解】（1）当开关S1和S2都闭合时，饭菜保温板处于加热挡位，此时电阻R1和R2并联，根据欧姆定律，通过电阻R1的电流为 通过R2的电流为 （2）由欧姆定律知，R2的阻值为 （3）通电5min，电阻R1产生的热量为 25．(25-26九上·山东济南东南片区·期末)图甲的空气炸锅有高温、低温两个挡位，其内部电路如图乙所示，其中、为加热电阻，。只闭合时是低温挡；同时闭合、时是高温挡，高温挡时电路中的总电流为5A。求： (1)低温挡的电流? (2)低温挡的功率? (3)电阻的阻值? (4)高温挡工作10min，产生的热量? 【答案】(1)1A (2)220W (3)55Ω (4) 【详解】（1）只闭合时，电路中只有加热电阻，此时电路处于低温挡，则低温挡的电流为 （2）低温挡的功率为 （3）同时闭合、时，加热电阻与并联，此时电路处于高温挡，高温挡时电路中的总电流为5A，则通过电阻的电流为 则电阻的阻值为 （4）高温挡工作10min，产生的热量为 26．(25-26九上·山东济南天桥区·期末)校园科技节上，小萱设计了一款 “可调光实验展示灯”：将额定电压为 20V 的实验灯泡L与滑动变阻器 R 串联，接入电路，如图甲所示，电源电压恒为 24V。调节滑动变阻器的滑片可控制灯泡亮度，灯泡的电流与电压关系如图乙所示。当灯泡正常发光时，完成以下计算： (1)灯泡的电阻； (2)滑动变阻器的电功率； (3)工作10s后灯泡产生的热量。 【答案】(1) (2)1.6W (3)80J 【详解】（1）由题意，灯泡正常发光时，额定电压为 从图乙可知，此时灯泡的电流为 因此灯泡的电阻为 （2）灯泡与滑动变阻器串联，灯泡正常发光时，电路电流为 电源电压为，所以滑动变阻器两端的电压为 因此滑动变阻器的电功率为 （3）因为灯泡产生的热量等于电流做的功，所以根据可得工作10s后灯泡产生的热量为 27．(25-26九上·湖北孝感·期末)如图甲所示是一款多功能双层煮蛋器，其工作原理图如图乙所示。煮蛋器的额定电压为均为电阻丝（阻值不变），智能开关可自动切换加热挡、保温挡。图丙为该煮蛋器在正常工作18min时间内功率的变化情况。请解答： (1)若煮蛋器正常工作18min，加热状态消耗的电能？ (2)正常加热状态下，此时电路中的电流为多大？的电阻为多少？ (3)煮蛋器正常工作，在保温状态下，产生的热量是多少？（保留两位小数） 【答案】(1) (2)5A， (3) 【详解】（1）由图丙可知，加热功率，加热时间 根据公式，可得加热状态消耗的电能为 （2）根据公式，可得正常加热状态下电路中的电流为 由欧姆定律可得，的电阻为 （3）由图丙可知，保温功率 根据公式，可得煮蛋器处于保温状态时的电流为 保温时间 当开关闭合、断开时，与串联，煮蛋器处于保温状态。 串联电路总电阻 则的电阻为 根据焦耳定律，可得产生的热量为 2 / 2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 6.3 焦耳定律 题型01 电热的利用和防止 题型02 探究电流产生的热量与电流、电阻的关系 题型03 焦耳定律公式的简单运用 题型04 串、并联电路中电热之比 题型05 含有电动机的电路 题型06 焦耳定律的运用计算题 ▌题型01 电热的利用和防止 1. 电热的利用（电热器） 工作原理：电流的热效应，将电能主要转化为内能。 发热体材料特点：电阻率大、熔点高。 常见实例：电饭锅、电热水壶、电熨斗、电烙铁。 2. 电热的防止： 用电器工作时产生多余热量，会加速元件老化，甚至烧坏设备，需要散热。 常用散热方式：散热风扇、散热片、散热孔（散热窗）。 常见实例：电脑 CPU 风扇、电视机后盖散热孔、电动机外壳散热片。 1．(25-26九上·河北张家口宣化区·期末)下列措施中，属于利用电流热效应工作的是（　　） A．电视机的后盖有很多孔 B．电熨斗通电后发热可以熨平衣物 C．计算机内的小风扇把热空气驱散 D．电脑的主机中安装微型风扇 2．(25-26九上·山东泰安岱岳区·期末)下列事例中，属于防止电流热效应产生危害的是（　　） A．利用电烙笔进行烙画艺术创作 B．使用电热水壶烧水 C．用电熨斗熨衣服 D．电脑温度过高时，风扇会及时启动，给电脑降温 3．(25-26九上·云南保山·期中)下列四种电器的结构设计是为了更好地利用电热的是（　　） A．电机外壳散热片 B．电暖气散热片 C．电脑CPU风扇 D．电视机散热孔 ▌题型02 探究电流产生的热量与电流、电阻的关系 1. 实验方法 控制变量法：探究热量与其中一个因素关系时，控制另外两个因素不变。 转换法：密闭容器内空气受热膨胀，通过 U 形管两侧液面高度差反映电流产生热量的多少；高度差越大，产生热量越多。 2. 实验设计要点 ①探究电热与电阻的关系： 将两个不同阻值电阻串联，控制电流、通电时间相同，改变电阻。 结论：电流和通电时间相同时，电阻越大，产生的热量越多。 ②探究电热与电流的关系： 同一密闭容器内电阻不变，外部并联一个电阻分流，改变通过容器内电阻的电流，控制电阻、通电时间相同。 结论：电阻和通电时间相同时，电流越大，产生的热量越多。 ③探究电热与通电时间的关系： 取同一个电阻，保持电流、电阻不变，改变通电时间。 结论：电流、电阻相同时，通电时间越长，产生热量越多。 4．图是课本“探究电流通过导体产生的热量与导体电阻间关系”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．左边容器电阻丝中的电流比右边容器电阻丝中的电流大 B．U形管中液面高度的变化反映电阻丝产生热量的多少 C．要保持两个电阻丝两端电压相等 D．通电时间相同，两个容器中空气吸收的热量相同 5．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形管中液面高度的变化越大说明该透明容器中的电阻产生的热量越少 B．图甲装置不能探究电流产生的热量跟时间的关系 C．图甲装置可以探究电流产生的热量跟电流大小的关系 D．图乙装置可以探究电流产生的热量跟电流大小的关系 6．如图所示的装置是用来研究电阻丝产生的热量与________大小的关系，在实验中观察到产生的热量________产生的热量。保持电路连接不变，将也放入右侧空气盒内，加热相同的时间，则左侧空气盒内产生的热量________右侧空气盒内产生的热量。 7．如图甲、乙是“探究电流通过导体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质量的空气。 (1)电流产生的热量不易直接测量，因此在本实验中是通过观察两个U形管中的液面高度差的变化来比较电流通过电阻丝产生的热量的多少，这里采用了______的研究方法。 (2)甲图所示装置可探究电流通过导体产生的热量的多少与电阻大小的关系，通电一段时间后，______（选填“左”或“右”）侧容器中电阻产生的热量多。 (3)乙图所示的装置是用来探究电流通过导体产生的热量与______的关系，乙装置中的电阻的作用主要是__________________________。 (4)生活中我们经常见到“电炉丝热得发红，而与它相连的导线却不热”这一现象，可用上面图______（选填“甲”或“乙”）的实验结论来解释。 ▌题型03 焦耳定律公式的简单运用 1. 焦耳定律公式 Q=I2Rt Q：电流产生的热量，单位焦耳（J）； I：通过导体的电流，单位安培（A）； R：导体电阻，单位欧姆（Ω）； t：通电时间，单位秒（s）。 2. 推导公式（只适用于纯电阻电路，电能全部转化为内能） 纯电阻：电饭锅、电烙铁、电炉等电热器。 8．一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，在额定电压下通电10min产生的热量为（　　） A．4×102J B．2.4×104J C．2.2×103J D．1.32×105J 9．甲、乙两电热丝电阻之比为2:3，通过的电流之比为3:1，则相同时间内产生的热量之比为（　　） A．2:1 B．6:1 C．1:2 D．1:6 10．(25-26九上·贵州铜仁·期末)一电阻丝的阻值是10Ω，通过它的电流为1A，则该电阻丝20s产生的热量为________J。 11．(25-26九上·广西河池·期末)如图所示，电热驱蚊器通电时，蚊香片的温度升高，它是利用电流的______来工作的；驱蚊器的发热元件是一个阻值为的电阻，接在照明电路中正常通电1h产生的热量为______J。 12．一种家用电熨斗的规格为“220V 400W”，这种电熨斗内部电热丝的电阻是 ________Ω。如果在额定电压下工作，1min内将产生 __________J的热量。 13．如图甲是一只便携塑料封口机，电路原理图如乙所示，电源电压为3V，电热丝R的电阻为0.4Ω，开关闭合，电热丝温度升高，这是利用电流的______效应工作的，通电2min产生的热量为______J；若使用时总把塑料烫坏，可以______（选填“增大”或“减小”）电热丝的阻值。 ▌题型04 串、并联电路中电热之比 ①串联电路 串联电路电流处处相等，I1=I2，时间t相同。 由，可得： ②并联电路 并联电路各支路电压相等，U1=U2，时间t相同。 由 ，可得： 14．电阻R1和R2串联，两端电压之比为2∶1，开关闭合后，关于二者产生热量的说法正确的是（　　） A．两电阻产生热量相同 B．两电阻产生热量之比为2∶1 C．两电阻产生热量之比为1∶2 D．没有通电时间，无法比较产生热量多少 15．(25-26九上·河南安阳·期末)有两个定值电阻和，若将这两个电阻串联在电路中，则这两个电阻两端的电压之比________；若将这两个电阻并联在电路中，在相同时间内电流通过两个电阻产生的热量之比______。 16．如图甲所示，两个定值电阻R1和R2并联在电路中，它们的电流与其两端的电压关系如图乙所示，闭合开关S，R1和R2的阻值之比为______，相同时间内R1和R2产生的热量之比为______。 17．如图所示，该装置用于探究电流通过导体产生的热量多少与______（选填“电流”或“电阻”）的关系；相同时间内，和产生热量之比为______；若通过的电流是，通电时间为时，产生的热量为______。 18．小明同学设计了具有“低温”“中温”和“高温”三个挡位的电加热器，其简化电路如图所示，已知电源电压不变，，则低温挡和中温挡的电流之比为___________；通电相同的时间，低温挡和高温挡产生的热量之比为___________。 19．(25-26九上·山东滨州·期末)如图所示，甲、乙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。现用该装置探究电热与________的关系，通电一定时间，观察到________（选填“甲”或“乙”）容器U形管的液面高度差较大，甲、乙两容器中的电阻产生的热量之比为________。 ▌题型05 含有电动机的电路 电动机属于非纯电阻用电器，首先区分总功、发热、输出机械能。 1. 总消耗电能（电流做总功）： 2. 线圈产生热量：（只能用此式算热量） 3. 输出机械能： 4. 总功率：；发热功率：；机械功率： 20．(25-26九上·重庆渝中区·期末)某电动机铭牌上标有额定电压、额定电流，电动机线圈电阻为。电动机正常工作消耗的电能为___________J，电动机线圈上产生的热量为___________J。 21．(25-26九上·河北石家庄·期末)有一台电动机，额定电压3V，额定电流1A，电动机线圈电阻0.5Ω，这台电动机正常工作1min，消耗的电能为______J，输出的机械能为______J。 22．一台“6 V 3 W”的迷你型小风扇，电动机线圈电阻为 0.4Ω。该风扇正常工作1 min 消耗的电能为___________J，因发热损失的功率为_______W。 ▌题型06 焦耳定律的运用计算题 电流通过导体产生的热量：（普遍适用，所有电路） 纯电阻电路（电热器：电炉、电饭锅等），电能全部转化为内能，Q=W，可以推导： 23．(25-26九上·河北石家庄长安区·期末)如图所示的电路中，电源电压恒为6V，定值电阻R1的阻值为5Ω，闭合开关S后，电压表的示数为1.5V。求： (1)通过 R1的电流； (2)定值电阻R2的阻值； (3)整个电路1min产生的热量。 24．(25-26九上·山东东营·期末)现在市面上有一款两挡调温饭菜保温板，其内部电路简化如图所示。已知电源电压恒定不变，R1、R2均为定值发热电阻。当开关S1和S2都闭合时，饭菜保温板处于加热挡位。已知，加热时电路中的总电流。当饭菜保温板处于加热挡位时，通过计算回答： (1)通过R2的电流是多少？ (2)R2的阻值是多少？ (3)通电5min，电阻R1产生的热量是多少？ 25．(25-26九上·山东济南东南片区·期末)图甲的空气炸锅有高温、低温两个挡位，其内部电路如图乙所示，其中、为加热电阻，。只闭合时是低温挡；同时闭合、时是高温挡，高温挡时电路中的总电流为5A。求： (1)低温挡的电流? (2)低温挡的功率? (3)电阻的阻值? (4)高温挡工作10min，产生的热量? 26．(25-26九上·山东济南天桥区·期末)校园科技节上，小萱设计了一款 “可调光实验展示灯”：将额定电压为 20V 的实验灯泡L与滑动变阻器 R 串联，接入电路，如图甲所示，电源电压恒为 24V。调节滑动变阻器的滑片可控制灯泡亮度，灯泡的电流与电压关系如图乙所示。当灯泡正常发光时，完成以下计算： (1)灯泡的电阻； (2)滑动变阻器的电功率； (3)工作10s后灯泡产生的热量。 27．(25-26九上·湖北孝感·期末)如图甲所示是一款多功能双层煮蛋器，其工作原理图如图乙所示。煮蛋器的额定电压为均为电阻丝（阻值不变），智能开关可自动切换加热挡、保温挡。图丙为该煮蛋器在正常工作18min时间内功率的变化情况。请解答： (1)若煮蛋器正常工作18min，加热状态消耗的电能？ (2)正常加热状态下，此时电路中的电流为多大？的电阻为多少？ (3)煮蛋器正常工作，在保温状态下，产生的热量是多少？（保留两位小数） 2 / 2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $