15.4 焦耳定律（导学案）物理新教材沪粤版九年级上册

第4节 焦耳定律 （导学案） 【学习目标】 1.知道电流的热效应，理解焦耳定律的内容、公式及其单位。 2.能通过实验探究电流产生的热量与电流、电阻和通电时间的关系；掌握控制变量法和转换法在实验中的应用。 3.能运用焦耳定律进行简单的计算，并能解释生活中常见的电热现象。 4.认识电热在生产生活中的利与弊，增强安全用电意识和节能环保意识。 【学习重点】 1.焦耳定律的内容及公式 的理解与应用。 2.探究电流产生热量与影响因素关系的实验设计与分析。 【学习难点】 1.区分电功（ ）与电热（ ），理解在非纯电阻电路中 。 2.实验数据的分析与论证，特别是转换法（通过液面高度差或温度计示数反映热量）的理解。 【自主预习】阅读教材，完成以下问题： 1.电流的热效应：当电流通过导体时，电能转化成_ 能，这种现象叫做电流的热效应。例如：电炉、电熨斗、电饭锅等。 2.焦耳定律内容：电流通过导体产生的热量跟_ 的二次方成正比，跟导体的_ 成正比，跟_ 成正比。 3.焦耳定律公式： _ 。 表示热量，单位是_ （符号：_ ）； 表示电流，单位是安培（A）； 表示电阻，单位是欧姆（Ω）； 表示时间，单位是秒（s）。 4.电热器：主要利用电流的热效应来工作的设备。其核心部件是_ ，它是由电阻率大、熔点高的合金制成的。 5.电热的利用与防止： 利用：电饭煲煮饭、电暖器取暖等。 防止：电视机后盖的散热孔、电脑CPU的风扇、电动机的散热翼等，目的是为了防止_ 过高损坏用电器。 【课堂探究】 探究一、探究电流产生的热量与哪些因素有关 1. 探究电流产生的热量与哪些因素有关 【提出问题】 电流通过导体产生的热量多少可能与哪些因素有关？ 【猜想与假设】 可能与电流的大小有关（电流越大，热量越多？） 可能与导体的电阻有关（电阻越大，热量越多？） 可能与通电时间有关（时间越长，热量越多？） 【设计实验】 由于电流产生的热量无法直接观察和测量，我们需要采用 _ 法和_ 法。 实验方法： 转换法：将电流产生的热量转换为密闭容器中空气受热膨胀（或煤油升高的温度），推动U形管中液面产生高度差（或温度计示数的变化）。液面高度差越大（或温度升高越多），说明产生的热量越多。 控制变量法： 探究热量与电阻的关系：控制_ 和_ 相同，改变_ 。 探究热量与电流的关系：控制_ 和_ 相同，改变_ 。 实验装置： 【进行实验与收集数据】 实验1：探究热量与电阻的关系 操作：将阻值不同的两个电阻（如 和 ）_ 联接入电路。 目的：串联电路电流处处相等，从而控制电流和通电时间相同。 现象：通电一段时间后，观察到连接 电阻的U形管液面高度差（或温度）比连接 电阻的大。 结论：在电流和通电时间相同时，导体的电阻越大，产生的热量越_ 。 实验2：探究热量与电流的关系 操作：使用同一个电阻（如 ），通过调节滑动变阻器改变电路中的电流。或者使用并联分流的方式（如教材中右侧容器外部并联一个电阻，使通过内部电阻的电流减小）。 现象：在电阻和通电时间相同时，电流大的那一次，U形管液面高度差（或温度）更大。 结论：在电阻和通电时间相同时，通过导体的电流越大，产生的热量越_ 。 【分析与论证】 综合上述实验及大量精确实验表明： 电流产生的热量与电流的平方成正比。 电流产生的热量与导体的电阻成正比。 电流产生的热量与通电时间成正比。 这就是英国物理学家焦耳发现的焦耳定律。 2. 焦耳定律 1. 公式表达 _ 2. 适用范围 焦耳定律适用于所有电路计算电流产生的热量。 3. 电功与电热的关系（易错点辨析） 纯电阻电路：电能全部转化为 _ 能（如电炉、白炽灯、电饭锅）。 此时： 公式通用性： 非纯电阻电路：电能主要转化为_ 能或_ 能，只有一部分转化为_ 能（如电动机、充电中的电池、电风扇）。 此时： （总功 > 热量） 计算电热只能用： 计算总功用： 注意：在非纯电阻电路中，不能用 或 来计算热量！ 【例题1】如图甲所示是“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，两个相同的透明容器中密封着等质量的空气。 (1)甲实验是为了探究电流产生的热量与___________的关系，将此装置接到电源两端，通电一段时间后，电流在___________容器中产生的热量较多。（选填“A瓶”或“B瓶”） (2)如乙图所示的是探究电流产生的热量跟___________的关系，通电一段时间___________（选填“C瓶”或“D瓶”）内的电阻丝产生的热量多。 (3)小明认为只需将乙图中左边容器中的电阻丝由5Ω换成10Ω，就可以探究电流产生的热量与电阻的关系，你认为他的想法___________（选填“是”或“不是”）正确的，请解释原因___________。 探究二、电热的利用与防止 【想一想】通过前面的实验我们知道：不同物质吸热的能力不同。那么应该怎样比较不同物质的吸热能力？我们来看看通过精确实验获得的两组实验数据： 1. 电热的利用 原理：利用电流的_ 效应，将电能转化为_ 能。 实例：电热水器、电烙铁、电热毯、孵化器。 发热体材料要求：电阻率大（产生热量多）、熔点高（不易熔断）。通常使用镍铬合金。 2. 电热的防止 原因：许多用电器（如电视机、电脑、电动机）工作时，电热是有害的，会导致_ 过高，加速绝缘层老化，甚至烧毁元件。 措施： 安装散热片（增大表面积，加快散热）。 安装风扇（加快空气流动，对流散热）。 设置通风孔。 间歇工作。 【例题2】（多选）下列情况中，属于防止电热造成危害的是（     ） A．电视机背后有散热窗 B．家电长期不使用，隔一段时间要通电一次 C．大型用电器机身内安装散热风扇 D．大型爆破工程用电热引爆炸药 【归纳整理】 第4节 焦耳定律 【课堂练习】 1．若导体的电阻消失，家中的哪个用电器仍然可以工作（     ） A．白炽灯 B．电风扇 C．电饭锅 D．电烙铁 3．研究电流通过导体产生的热量与哪些因素有关的实验，下列分析不正确的是（     ） A．电流通过导体产生的热量的多少是通过U形管内液面高度差来反映的 B．甲实验两电阻串联，电流和通电时间相同，探究热量与电阻的关系 C．由乙实验可得结论：电流越大，电流产生的热量越多 D．如图丙把乙实验右侧盒外的电阻放到盒内，通电相同时间仍然是左侧U形管液面高度差大 4．将规格都是“220V100W”的一台电视机和一个电热毯，分别接入220V的家庭电路中，通电时间相同。电流通过这两个用电器所做的功、的大小关系是____________；这两个用电器产生的热量、的大小关系是____________。（均选填“”“”或“”） 5．用甲、乙两根电热丝（R甲>R乙）烧水，若电源电压不变，在其他条件相同的情况下，下列情形中可使水温升高得最快的是（     ） A．只使用甲 B．只使用乙 C．两根串联 D．两根并联 6．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．导线的电阻小于电炉丝的电阻 D．电流通过导线时没有产生热效应 7．如图所示，在铝箔条上的A、B、C三处剪出宽度相同的缺口，将铝箔条的两端连到电池的两极上，此时通过A、B、C三处的电流相同，则铝箔条上产生热量最多的地方是（    ） A．A处 B．B处 C．C处 D．无法确定 8．下列属于防止电流热效应产生危害的是（     ） A．使用电热水器烧水 B．电脑利用微型风扇散热 C．使用电饭锅煮饭 D．养鸡场利用电热孵化器孵小鸡 9．小明在探究“电流产生的热量与哪些因素有关系”的实验中，在两个透明容器中密封等量的空气，各放置一段电阻丝，并分别连接一个装水的U形管，通过U形管中水面的高度差来判断电阻产生热量的多少，装置的密封性能良好，电源电压为6 V。 (1)图甲装置中的作用主要是使通过电阻、的电流______（选填“相等”或“不相等”），为了使实验现象更明显，可以将的阻值换成更_____（选填“大”或“小”）的； (2)图甲装置中，如果发生了断路，在通电时间相同的情况下，与未发生断路之前相比较，左侧U形管中液面的高度差将_____（选填“变大”“变小”或“不变”）； (3)小明猜想电流产生的热量与电阻大小有关，下列能支持他猜想的是_____： A．正常工作时，“36 V，54 W”的灯泡比“12 V，6 W”的灯泡亮 B．接线板上接入的用电器越多，导线越容易发热 C．电熨斗工作时发热明显，而与之相连的导线却不怎么热 (4)图甲装置，最终可以得到结论：_______________。 (5)为了验证猜想，小明选用了5Ω和100Ω的电阻丝进行实验，如图乙所示，闭合开关，他发现较长时间后两个U形管的高度差均不明显，原因是_____________________________。 10．小王为自己设计了一款有“加热”和“保温”两挡的暖手袋，内部电路简化如图所示，电源电压，电热丝，的阻值恒定，，。求： (1)只闭合开关时，通过电路的电流； (2)“加热”挡通电1min产生的热量。 【课后反思】 本节课学习中，你有哪些收获，还有哪些问题？ 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 第4节 焦耳定律 （导学案） 【学习目标】 1.知道电流的热效应，理解焦耳定律的内容、公式及其单位。 2.能通过实验探究电流产生的热量与电流、电阻和通电时间的关系；掌握控制变量法和转换法在实验中的应用。 3.能运用焦耳定律进行简单的计算，并能解释生活中常见的电热现象。 4.认识电热在生产生活中的利与弊，增强安全用电意识和节能环保意识。 【学习重点】 1.焦耳定律的内容及公式 的理解与应用。 2.探究电流产生热量与影响因素关系的实验设计与分析。 【学习难点】 1.区分电功（ ）与电热（ ），理解在非纯电阻电路中 。 2.实验数据的分析与论证，特别是转换法（通过液面高度差或温度计示数反映热量）的理解。 【自主预习】阅读教材，完成以下问题： 1.电流的热效应：当电流通过导体时，电能转化成___内___能，这种现象叫做电流的热效应。例如：电炉、电熨斗、电饭锅等。 2.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。 3.焦耳定律公式： ______。 表示热量，单位是___焦耳___（符号：___J___）； 表示电流，单位是安培（A）； 表示电阻，单位是欧姆（Ω）； 表示时间，单位是秒（s）。 4.电热器：主要利用电流的热效应来工作的设备。其核心部件是___发热体___，它是由电阻率大、熔点高的合金制成的。 5.电热的利用与防止： 利用：电饭煲煮饭、电暖器取暖等。 防止：电视机后盖的散热孔、电脑CPU的风扇、电动机的散热翼等，目的是为了防止___温度___过高损坏用电器。 【课堂探究】 探究一、探究电流产生的热量与哪些因素有关 1. 探究电流产生的热量与哪些因素有关 【提出问题】 电流通过导体产生的热量多少可能与哪些因素有关？ 【猜想与假设】 可能与电流的大小有关（电流越大，热量越多？） 可能与导体的电阻有关（电阻越大，热量越多？） 可能与通电时间有关（时间越长，热量越多？） 【设计实验】 由于电流产生的热量无法直接观察和测量，我们需要采用 转换 法和 控制变量 法。 实验方法： 转换法：将电流产生的热量转换为密闭容器中空气受热膨胀（或煤油升高的温度），推动U形管中液面产生高度差（或温度计示数的变化）。液面高度差越大（或温度升高越多），说明产生的热量越多。 控制变量法： 探究热量与电阻的关系：控制 电流 和 通电时间 相同，改变 电阻 。 探究热量与电流的关系：控制 电阻 和 通电时间 相同，改变 电流 。 实验装置： 【进行实验与收集数据】 实验1：探究热量与电阻的关系 操作：将阻值不同的两个电阻（如 和 ） 串 联接入电路。 目的：串联电路电流处处相等，从而控制电流和通电时间相同。 现象：通电一段时间后，观察到连接 电阻的U形管液面高度差（或温度）比连接 电阻的大。 结论：在电流和通电时间相同时，导体的电阻越大，产生的热量越 多 。 实验2：探究热量与电流的关系 操作：使用同一个电阻（如 ），通过调节滑动变阻器改变电路中的电流。或者使用并联分流的方式（如教材中右侧容器外部并联一个电阻，使通过内部电阻的电流减小）。 现象：在电阻和通电时间相同时，电流大的那一次，U形管液面高度差（或温度）更大。 结论：在电阻和通电时间相同时，通过导体的电流越大，产生的热量越 多 。 【分析与论证】 综合上述实验及大量精确实验表明： 电流产生的热量与电流的平方成正比。 电流产生的热量与导体的电阻成正比。 电流产生的热量与通电时间成正比。 这就是英国物理学家焦耳发现的焦耳定律。 2. 焦耳定律 1. 公式表达 2. 适用范围 焦耳定律适用于所有电路计算电流产生的热量。 3. 电功与电热的关系（易错点辨析） 纯电阻电路：电能全部转化为 内 能（如电炉、白炽灯、电饭锅）。 此时： 公式通用性： 非纯电阻电路：电能主要转化为 机械 能或 化学 能，只有一部分转化为 内 能（如电动机、充电中的电池、电风扇）。 此时： （总功 > 热量） 计算电热只能用： 计算总功用： 注意：在非纯电阻电路中，不能用 或 来计算热量！ 【例题1】如图甲所示是“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，两个相同的透明容器中密封着等质量的空气。 (1)甲实验是为了探究电流产生的热量与___________的关系，将此装置接到电源两端，通电一段时间后，电流在___________容器中产生的热量较多。（选填“A瓶”或“B瓶”） (2)如乙图所示的是探究电流产生的热量跟___________的关系，通电一段时间___________（选填“C瓶”或“D瓶”）内的电阻丝产生的热量多。 (3)小明认为只需将乙图中左边容器中的电阻丝由5Ω换成10Ω，就可以探究电流产生的热量与电阻的关系，你认为他的想法___________（选填“是”或“不是”）正确的，请解释原因___________。 【答案】(1) 电阻 B瓶 (2) 电流 C瓶 (3) 不是 没有控制通过电阻丝的电流相同 【详解】（1）甲装置中两个电阻丝串联，通过的电流和通电时间相同，只有电阻大小不同，因此是探究电流产生的热量与电阻的关系。 由图甲可知，B瓶中电阻阻值大于A瓶中电阻阻值，电流、通电时间相同时，由焦耳定律可知，电流在B瓶容器中产生的热量较多。 （2）如图乙的装置中，右边两个5Ω的电阻并联后再与左边5Ω的电阻串联；根据串联电路的电流特点可知，右边两个电阻的总电流和左边电阻的电流相等，即，两个5Ω的电阻并联，根据并联电路的电流特点可知，比较可知；两容器中的电阻值相等，通电时间相等，电流不同，故探究的是电流产生的热量跟电流的关系。 根据，电阻、通电时间相同时，电流越大产热越多，通过C瓶中电阻的电流大于通过D瓶中电阻的电流，因此C瓶内电阻丝产热更多。 （3）探究电流产生的热量与电阻的关系，需控制电流和通电时间相等，将乙图中左边容器中的电阻丝由5Ω换成10Ω，C瓶与D瓶中电阻阻值不相等，通过C瓶与D瓶中电阻的电流也不相等，所以不能探究电流产生的热量与电阻的关系，小明的想法不是正确的，原因是没有控制通过电阻丝的电流相同。 探究二、电热的利用与防止 【想一想】通过前面的实验我们知道：不同物质吸热的能力不同。那么应该怎样比较不同物质的吸热能力？我们来看看通过精确实验获得的两组实验数据： 1. 电热的利用 原理：利用电流的 热 效应，将电能转化为 内 能。 实例：电热水器、电烙铁、电热毯、孵化器。 发热体材料要求：电阻率大（产生热量多）、熔点高（不易熔断）。通常使用镍铬合金。 2. 电热的防止 原因：许多用电器（如电视机、电脑、电动机）工作时，电热是有害的，会导致 温度 过高，加速绝缘层老化，甚至烧毁元件。 措施： 安装散热片（增大表面积，加快散热）。 安装风扇（加快空气流动，对流散热）。 设置通风孔。 间歇工作。 【例题2】（多选）下列情况中，属于防止电热造成危害的是（     ） A．电视机背后有散热窗 B．家电长期不使用，隔一段时间要通电一次 C．大型用电器机身内安装散热风扇 D．大型爆破工程用电热引爆炸药 【答案】AC 【详解】A．电视机工作时会产生电热，散热窗可以把多余的热量散发出去，避免热量堆积烧坏元件，属于防止电热危害，故A符合题意； B．家电长期不用时内部容易受潮，隔一段时间通电，利用电热驱走内部潮气，属于电热的利用，故B不符合题意； C．大型用电器工作时产生电热，内置散热风扇可以加速热量排出，避免过热损坏设备，属于防止电热危害，故C符合题意； D．用电热产生的高温引爆炸药，属于电热的利用，故D不符合题意。 故选AC。 【归纳整理】 第4节 焦耳定律 【课堂练习】 1．若导体的电阻消失，家中的哪个用电器仍然可以工作（     ） A．白炽灯 B．电风扇 C．电饭锅 D．电烙铁 【答案】B 【详解】ACD．白炽灯、电饭锅、电烙铁均利用电流热效应工作，由焦耳定律，若导体电阻，则，无法产生工作所需热量，不能正常工作，故ACD不符合题意； B．电风扇工作时将电能主要转化为机械能，不需要依赖电流热效应，电阻消失时不发热，仍可正常工作，故B符合题意。 故选B。 2．下列家用电器中与智能控温电加热手套工作原理相同的是（     ） A．电风扇 B．电熨斗 C．电脑 D．电冰箱 【答案】B 【详解】智能控温电加热手套利用电流热效应工作，电能主要转化为内能。 A．电风扇工作时电能主要转化为机械能，故A不符合题意； B．电熨斗利用电流热效应工作，电能主要转化为内能，与题干用电器原理相同，故B符合题意； C．电脑工作时电能主要转化为光能、声能等，故C不符合题意； D．电冰箱工作时电能主要转化为压缩机的机械能，故D不符合题意。 故选B。 3．研究电流通过导体产生的热量与哪些因素有关的实验，下列分析不正确的是（     ） A．电流通过导体产生的热量的多少是通过U形管内液面高度差来反映的 B．甲实验两电阻串联，电流和通电时间相同，探究热量与电阻的关系 C．由乙实验可得结论：电流越大，电流产生的热量越多 D．如图丙把乙实验右侧盒外的电阻放到盒内，通电相同时间仍然是左侧U形管液面高度差大 【答案】C 【详解】A．电流产生的热量无法直接观察，热量会使容器内空气受热膨胀，推动U形管液面出现高度差，因此用U形管液面高度差反映产热多少，这是转换法的应用，该分析正确，故A不符合题意； B．甲实验中两个不同阻值的电阻串联，根据串联电路特点，通过两个电阻的电流、通电时间完全相同，仅电阻大小不同，因此可以探究电流产热与电阻的关系，该分析正确，故B不符合题意； C．乙实验中两个盒内都是5Ω的电阻、通电时间相同，只有通过两个电阻的电流不同，根据控制变量法，得出的结论必须明确前提：在电阻和通电时间相同时，电流越大，导体产生的热量越多。该选项的结论缺少必要的控制条件，表述错误，故C符合题意； D．丙图中，左侧盒内是5Ω电阻，右侧盒内两个5Ω电阻并联，右侧盒内的总电阻为2.5Ω；左右两侧电阻是串联关系，通过它们的总电流、通电时间相同。根据焦耳定律，左侧电阻阻值更大，相同时间内左侧电阻产生的热量更多，因此左侧U形管液面高度差更大，该分析正确，故D不符合题意。 故选C。 4．将规格都是“220V100W”的一台电视机和一个电热毯，分别接入220V的家庭电路中，通电时间相同。电流通过这两个用电器所做的功、的大小关系是____________；这两个用电器产生的热量、的大小关系是____________。（均选填“”“”或“”） 【答案】 = < 【详解】两个用电器额定电压、额定功率均相同，接入家庭电路中都正常工作，实际功率等于额定功率，通电时间相同，由可知。因电热毯为纯电阻用电器，消耗的电能全部转化为内能，即；电视机工作时消耗的电能大部分转化为光能、声能，仅少部分转化为内能，即，故。 5．用甲、乙两根电热丝（R甲>R乙）烧水，若电源电压不变，在其他条件相同的情况下，下列情形中可使水温升高得最快的是（     ） A．只使用甲 B．只使用乙 C．两根串联 D．两根并联 【答案】D 【详解】水温升高最快对应电热丝总发热功率最大，纯电阻电路发热功率公式为，电源电压U不变，总电阻R越小，总功率P越大。根据串并联电阻规律可知，串联总电阻大于任意分电阻，并联总电阻小于任意分电阻，结合，可得四种连接方式总电阻大小关系为，故并联时总功率最大，水温升高最快，ABC不符合题意，D符合题意。 故选D。 6．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．导线的电阻小于电炉丝的电阻 D．电流通过导线时没有产生热效应 【答案】C 【详解】A．电炉丝与导线串联，由串联电路中电流处处相等的规律可知，通过二者的电流大小相等，故A错误； BC．二者串联电流I相等、通电时间t相同，电炉丝热得发红，而导线却几乎不发热，说明电炉丝产生的热量远大于导线产生的热量，由焦耳定律的变形式可知，电炉丝电阻远大于导线电阻，即导线电阻小于电炉丝电阻，故B错误，C正确； D．电流通过导线有热效应，导线几乎不发热是因为产生的热量极少，所以几乎察觉不到发热，故D错误。 故选C。 7．如图所示，在铝箔条上的A、B、C三处剪出宽度相同的缺口，将铝箔条的两端连到电池的两极上，此时通过A、B、C三处的电流相同，则铝箔条上产生热量最多的地方是（    ） A．A处 B．B处 C．C处 D．无法确定 【答案】A 【详解】由图可知，铝箔条A、B、C三处串联，串联电路中的电流处处相等，所以通过铝箔条A、B、C三处的电流是相同的。A、B、C三处的铝箔条材料和长度相同，而A处铝箔条的横截面积最小，所以A铝箔条的电阻最大，根据可知，在相同时间内，A处产生的热量最多。故选A。 8．下列属于防止电流热效应产生危害的是（     ） A．使用电热水器烧水 B．电脑利用微型风扇散热 C．使用电饭锅煮饭 D．养鸡场利用电热孵化器孵小鸡 【答案】B 【详解】ACD．电热水器、电饭锅、电热孵化器均利用电流热效应将电能转化为内能来获取热量，属于电流热效应的应用，故ACD不符合题意； B．电脑工作时电流产生的热量会损坏元件，微型风扇用于散发热量，防止电流热效应产生危害，故B符合题意。 故选B。 9．小明在探究“电流产生的热量与哪些因素有关系”的实验中，在两个透明容器中密封等量的空气，各放置一段电阻丝，并分别连接一个装水的U形管，通过U形管中水面的高度差来判断电阻产生热量的多少，装置的密封性能良好，电源电压为6 V。 (1)图甲装置中的作用主要是使通过电阻、的电流______（选填“相等”或“不相等”），为了使实验现象更明显，可以将的阻值换成更_____（选填“大”或“小”）的； (2)图甲装置中，如果发生了断路，在通电时间相同的情况下，与未发生断路之前相比较，左侧U形管中液面的高度差将_____（选填“变大”“变小”或“不变”）； (3)小明猜想电流产生的热量与电阻大小有关，下列能支持他猜想的是_____： A．正常工作时，“36 V，54 W”的灯泡比“12 V，6 W”的灯泡亮 B．接线板上接入的用电器越多，导线越容易发热 C．电熨斗工作时发热明显，而与之相连的导线却不怎么热 (4)图甲装置，最终可以得到结论：_______________。 (5)为了验证猜想，小明选用了5Ω和100Ω的电阻丝进行实验，如图乙所示，闭合开关，他发现较长时间后两个U形管的高度差均不明显，原因是_____________________________。 【答案】(1) 不相等 小 (2)变小 (3)C (4)当电阻和通电时间相同时，电流越大，电流通过导体产生的热量越大 (5)乙装置中5Ω和100Ω电阻串联，总电阻为105Ω，电源电压6V，电路电流 电流极小，即使100Ω电阻产生的热量也非常少，不足以让密封的空气明显膨胀，因此U形管液面高度差均不明显。 【详解】（1）甲装置中，右侧两电阻并联后再与左侧电阻串联，容器内两电阻大小相等，根据并联和串联电路电流的规律，通过左侧容器中电阻的电流大于通过右侧容器中电阻的电流，而通电时间相同，故甲实验可以研究电流产生的热量与电流的关系，故甲装置中的电阻R3的作用主要是使电阻R1和R2​中的电流不相等； 为了使实验现象更明显，根据，在电阻和通电时间相同的条件下，应使通过两容器内的电流差别较大，由并联电路电流与电阻成反比可知，可以将R3的阻值换成更小的。 （2）甲装置中电阻丝R3发生断路，该电路为串联电路，根据并联电路的电阻关系可知，右侧的电阻变大，总电阻变大，电源电压不变，电路电流变小。根据焦耳定律，R1的阻值、通电时间不变，电流变小则产生的电热变少，左侧容器空气膨胀程度变弱，对应U形管液面高度差变小。 （3）A．正常工作时，灯泡的亮度与额定电功率有关，不能直接支持电热与电阻的关系，故A不符合题意； B．接线板上用电器越多，总电流越大，导线越容易发热，探究的是热量与电流的关系，故B不符合题意； C．电熨斗和导线串联，电流、通电时间完全相同，但电熨斗电阻远大于导线，电熨斗工作时发热明显，说明电阻大的产生热量多，能支持小明猜想电流产生的热量与电阻大小有关，故C符合题意。 故选C。 （4）图甲中R1和R2​阻值相等、通电时间相同，只有通过的电流大小不同，因此得到对应结论：在电阻和通电时间相同时，通过导体的电流越大，导体产生的热量越多。 （5）略。 10．小王为自己设计了一款有“加热”和“保温”两挡的暖手袋，内部电路简化如图所示，电源电压，电热丝，的阻值恒定，，。求： (1)只闭合开关时，通过电路的电流； (2)“加热”挡通电1min产生的热量。 【答案】(1)0.24A (2)432J 【详解】（1）只闭合开关时，与串联，此时 通过电路电流 （2）当，都闭合时，只有连入电路，根据电功率公式，此时电路功率最大，为“加热”挡，此时 时间，“加热”挡通电1min产生的热量 【课后反思】 本节课学习中，你有哪些收获，还有哪些问题？ 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $