16.4科學探究電流的熱效應-(原卷版)

第十六章電流做功與電功率課時16.4科學探究：電流的熱效應素養(yǎng)目標素養(yǎng)目標物理觀念1.概念電流的熱效應：電流通過導體時電能轉化為內(nèi)能的現(xiàn)象。2.規(guī)律焦耳定律：電流通過導體產(chǎn)生的熱量跟電流的二次方成正比，跟導體的電阻成正比，通電時間成正比?？茖W探究在探究電流產(chǎn)生的熱量與哪些因素有關時，運用控制變量法設計實驗；實驗中還運用了轉換法，通過溫度計上升的示數(shù)來顯示電流產(chǎn)生熱量的多少?？茖W態(tài)度與責任了解焦耳定律的發(fā)現(xiàn)過程，學會利跟用能量守恒的思想解決問題。題型匯總：電流熱效應的利用、探究電流產(chǎn)生的熱量與哪些因素有關、電熱的計算。知識梳理知識梳理電流的熱效應1.電流的熱效應:電流通過導體時電能轉化為內(nèi)能的現(xiàn)象叫做電流的熱效應。許多用電器接通電源后，都伴有熱現(xiàn)象發(fā)生。2.電流的熱效應在生活中的應用（1）電熱毯就是利用電流的熱效應制作的,通電后可以供人們?nèi)∨?。?）電燈在工作時把電能轉化為內(nèi)能和光能，人們利用電燈來照明。（3）電爐子在工作時把電能轉化為內(nèi)能，人們利用電爐子來燒水。實驗探究：電流產(chǎn)生的熱量與什么因素有關實驗探究一：探究電流產(chǎn)生的熱量與通電時間是否有關。實驗探究二：探究電流產(chǎn)生的熱量與電流大小是否有關。實驗探究三：探究電流產(chǎn)生的熱量與電阻大小是否有關。結論：在通電電流大小不變，通電時間相同的情況下，電阻越大，煤油的溫度越高，表明電阻越大，電流產(chǎn)生的熱量越多。焦耳定律1.內(nèi)容：電流通過導體產(chǎn)生的熱量跟電流的二次方成正比，跟導體的電阻成正比，跟通電時間成正比。為了紀念焦耳，這一規(guī)律又被稱為焦耳定律。2.公式：3.單位：I——安，R——歐，t——秒，Q——焦。1J=1A2?Ω?s。理論推導：焦耳定律是焦耳在大量實驗基礎上歸納總結得出來的規(guī)律，還需要理論上的支持，我們能不能通過理論來推導出焦耳定律的數(shù)學表達式呢？思考：電流通過導體時，如果消耗電能全部轉化為熱即：Q＝WW=UIt，且U=IR∴Q=W=UIt=I2Rt∴通過理論推導，同樣得出了焦耳定律的數(shù)學表達式，達到理論和實踐的完美的統(tǒng)一。5.電流通過導體做功全部轉化為內(nèi)能時熱量的計算方法：（1）Q=W；（2）Q=UIt；（3）Q=Pt；（4）；（5）?？键c突破考點突破考點一電流的熱效應下列用電器中，主要利用電流熱效應工作的是(

)A.收音機 B.電視機 C.電飯鍋 D.電冰箱【答案】C

【解析】A.收音機利用電能轉化為聲能，故A不符合題意；

B.電視機主要是利用電能，將電能轉化為光能，故B不符合題意；

C.電飯鍋是將電能轉化為內(nèi)能，且利用產(chǎn)生的內(nèi)能工作的，故C符合題意；

D.電冰箱通過壓縮機制冷，而壓縮機將電能轉化為機械能，故D不符合題意。

例2.如圖所示是探究電流通過導體時產(chǎn)生熱量的多少與哪些因素有關的實驗裝置。兩個透明容器中密封著等量的空氣，通電一段時間后，右側U形管中液面高度差比左側的大。下列說法正確的是(

)A.左側容器中電阻絲的阻值比右側容器中的大

B.該裝置用來探究電流通過導體產(chǎn)生的熱量跟電流大小的關系

C.該裝置可以用來探究電流通過導體產(chǎn)生的熱量跟通電時間的關系

D.U形管中液面高度發(fā)生變化是因為U形管中液體的熱脹冷縮造成的【答案】C

【解析】解：A、容器中的兩個電阻絲串聯(lián)，通過它們的電流I與通電時間t相同，由焦耳定律可知，左邊容器中的電阻小于右邊容器中的電阻，故A錯誤；

B、C、在裝置中，容器中的兩個電阻絲串聯(lián)，通過它們的電流I與通電時間t相同，左邊容器中的電阻與右邊容器中的電阻不同，所以實驗是為了探究電流產(chǎn)生的熱量與電阻大小的關系。只觀察其中一個U形管液面高度差的變化，來探究電流通過導體產(chǎn)生的熱量跟通電時間的關系，故B錯誤，C正確；

D、U形管中液面高度發(fā)生變化是因為透明容器中密封著等量空氣的熱脹冷縮造成的，故D錯誤。

考點二電流熱效應簡單計算例3.如圖所示電路中，電源電壓為15V且保持不變，R1和R2為定值電阻，R1=10Ω閉合開關S1，斷開開關S2，電流表示數(shù)I=0.3A求：

(1)10s內(nèi)電阻R1上產(chǎn)生的電熱；

(2)電阻R2的阻值；

(3)開關S1、S2都閉合時，電路的總功率。【答案】9J40Ω22.5W【解析】解：(1)閉合開關S1，斷開開關S2，R1與R2串聯(lián)，電流表測電路中的電流，

則10s內(nèi)電阻R1上產(chǎn)生的電熱：

Q1=I2R1t=(0.3A)2×10Ω×10s=9J；

(2)閉合開關S1，斷開開關S2，R1與R2串聯(lián)，由I=UR可得，電路的總電阻：

R=UI=15V0.3A=50Ω，

因串聯(lián)電路中總電阻等于各分電阻之和，

所以，電阻R2的阻值：

R2=R?R1=50Ω?10Ω=40Ω；

(3)開關S分層提分分層提分題組A基礎過關練1.將規(guī)格都是“220V?180W”的一臺電冰箱、一臺電風扇和一床電熱毯，分別接入同一家庭電路中，若通電時間相同，則下列說法正確的是(

)A.電冰箱產(chǎn)生的熱量最多 B.電風扇產(chǎn)生的熱量最多

C.電熱毯產(chǎn)生的熱量最多 D.三者產(chǎn)生的熱量一樣多甲圖是小燈泡L和電阻R的I?U圖象。將小燈泡L和電阻R接入乙圖所示電路中，只閉合開關S1時，小燈泡L的實際功率為1W，下列說法正確的是(

)只閉合開關S2時，小燈泡L的電阻為40Ω

B.再閉合開關S2時，電流表示數(shù)增加0.2A

C.再閉合開關S2時，電路總功率為1.0W

D.再閉合開關S2后，在1min內(nèi)電阻R產(chǎn)生的熱量為2.4J下列說法正確的是(

)A.電荷的移動形成電流

B.電路中有電壓就一定有電流

C.把一根銅絲均勻拉長后電阻變小

D.長時間使用的發(fā)燙，是因為電流的熱效應題組B能力提升練4.如圖所示，為“探究電流通過導體時產(chǎn)生的熱量與什么因素有關”的實驗電路，兩密封容器內(nèi)部盛有等量的空氣，以下說法正確的是(

)A.閉合開關S1、S2，通過三根電阻絲的電流相同

B.先閉合開關S1，再閉合開關S2，電流表示數(shù)保持不變

C.同時閉合開關S1和S2，可以比較電流通過導體時產(chǎn)生的熱量與電流的關系

D.閉合開關S2、S2一段時間后，右邊U形管內(nèi)的液面高度差比左邊U形管的高圖甲是小燈泡的電壓電流圖象。將此燈泡L與滑動變阻器R串聯(lián)在電壓為4.5V的電路中(如圖乙)，閉合開關，移動滑片P，當小燈泡的功率為0.75W時，(

)

A.電流表的示數(shù)為0.2A

B.滑動變阻器R接入電路中的電阻為15Ω

C.電路消耗的總功率為1.35W

D.10S內(nèi)滑動變阻器R產(chǎn)生的熱量為13.5J

電爐絲通電一段時間后熱得發(fā)紅，而連接電爐絲的導線卻不怎么熱，這主要是因為(

)A.導線的絕緣皮隔熱 B.通過導線的電流小于通過電爐絲的電流

C.導線散熱比電爐絲快 D.導線的電阻遠小于電爐絲的電阻題組C培優(yōu)拔尖練6.如圖甲所示，電源電壓不變，將小燈泡L和電阻R接入電路中，只閉合開關S1時，小燈泡L的實際功率為1W圖乙是小燈泡L和電阻R的I?U圖象。下列說法中正確的是(

)A.只閉合開關S1時，L的電阻為10Ω

B.再閉合開關S2后，電路總功率為1.2W

C.再閉合開關S2后，電流表示數(shù)增加0.5A

D.再閉合開關S2后，在1min內(nèi)電阻R產(chǎn)生的熱量是24J甲圖是小燈泡L和電阻R的I?U圖象。將小燈泡L和電阻R接入乙圖所示電路中，只閉合開關S1時，小燈泡L的實際功率為1W，下列說法正確的是(

)A.只閉合開關S