專(zhuān)題10探究影響電熱的因素焦耳定律

專(zhuān)題10探究影響電熱的因素——焦耳定律考點(diǎn)考點(diǎn)透視焦耳定律是繼電功、電功率后的一節(jié)內(nèi)容，是對(duì)電學(xué)的一個(gè)深入學(xué)習(xí)，通過(guò)焦耳定律的學(xué)習(xí)使電學(xué)和日常生活中電熱的利用和防止結(jié)合起來(lái)，體現(xiàn)了物理的實(shí)用價(jià)值，同時(shí)也為后面學(xué)習(xí)安安全用電奠定了基礎(chǔ)。焦耳定律是電學(xué)中重要的物理定律，它是能量守恒定律在電能和內(nèi)能轉(zhuǎn)換中的體現(xiàn)。迷津點(diǎn)撥與點(diǎn)迷津點(diǎn)撥與點(diǎn)對(duì)點(diǎn)講一、實(shí)驗(yàn)探究過(guò)程：1、實(shí)驗(yàn)裝置及原理：實(shí)驗(yàn)裝置原理通過(guò)U型管液面高度來(lái)顯示產(chǎn)生熱量的多少通過(guò)氣球膨脹程度的大小來(lái)顯示產(chǎn)生熱量的多少通過(guò)煤油里溫度計(jì)示數(shù)升高的多少來(lái)顯示產(chǎn)生熱量的多少通過(guò)火柴點(diǎn)燃的先后順序來(lái)顯示產(chǎn)生熱量的多少使用煤油的原因：煤油比熱容小，吸收相同熱量時(shí)溫度升高得多，現(xiàn)象明顯；煤油是絕緣體，不導(dǎo)電。2、探究方法：控制變量法、轉(zhuǎn)換法。3、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)：①探究“電熱與電阻關(guān)系”時(shí)，應(yīng)控制電流、通電時(shí)間相同，將阻值不同的兩電阻串聯(lián)；②探究“電熱與電流關(guān)系”時(shí)，應(yīng)控制電阻、通電時(shí)間相同，可將相同阻值的兩電阻分別放在并聯(lián)電路的干路和支路上；③探究“電熱與通電時(shí)間的關(guān)系”時(shí)，應(yīng)控制電流、電阻相同，觀察一個(gè)電阻電熱與通電時(shí)間的關(guān)系。4、結(jié)論:電流通過(guò)導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量跟電流的二次方成正比，跟導(dǎo)體的電阻成正比，跟通電時(shí)間成正比。公式：Q=I2Rt。例題1（2021江蘇常州）小組同學(xué)選擇阻值不變的電阻絲，探究“電流通過(guò)電阻絲產(chǎn)生的熱量（簡(jiǎn)稱(chēng)電熱）與通電時(shí)間、電流、電阻的關(guān)系”。（1）為探究電熱與通電時(shí)間、電流的關(guān)系，在錐形瓶?jī)?nèi)裝入適量煤油，設(shè)計(jì)電路如圖甲所示，開(kāi)關(guān)閉合前，滑動(dòng)變阻器的滑片P應(yīng)置于______（選填“A”或“B”）端；（a）閉合開(kāi)關(guān)S，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的滑片P，直至電流表示數(shù)為0.5A，通電5分鐘、溫度計(jì)的示數(shù)升高了5℃；（b）保持滑動(dòng)變阻器滑片P的位置不變，通電10分鐘、溫度計(jì)的示數(shù)升高了9℃，（a）、（b）對(duì)比可得結(jié)論：______；（c）向______移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片P，直至電流表示數(shù)為1A，通電10分鐘、溫度計(jì)的示數(shù)升高了33℃，（b）、（c）對(duì)比可得結(jié)論：______；（d）實(shí)驗(yàn)只能得到定性結(jié)論，主要原因是______；（2）為探究電熱與電阻的關(guān)系，并測(cè)出標(biāo)簽污損的電阻絲R2的阻值，在兩個(gè)相同的錐形瓶?jī)?nèi)裝入等質(zhì)量的煤油，設(shè)計(jì)如圖乙所示電路。開(kāi)關(guān)閉合后，電壓表有示數(shù)，但電流表無(wú)示數(shù)，電路故障是______，排除故障后，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的滑片P得到電表示數(shù)如圖丙所示，則電壓表示數(shù)為_(kāi)_____V，電流表示數(shù)為_(kāi)_____A，R2阻值為_(kāi)_____Ω。一段時(shí)間后，觀察到電阻絲______所在錐形瓶中的溫度計(jì)示數(shù)升高的比較多；【答案】（1）B見(jiàn)解析左見(jiàn)解析實(shí)驗(yàn)中存在熱量損失（2）R2斷路80.516R2?！窘馕觥浚?）開(kāi)關(guān)閉合前，為保護(hù)電路，變阻器滑片在最大處，即B端；其他條件不變，通電10分鐘比通電5分鐘升溫多，說(shuō)明電流電阻一定時(shí)，電熱和通電時(shí)間有關(guān)，時(shí)間越長(zhǎng)放熱越多；要增大電流，需要減小電阻，所以滑片左移；電阻和通電時(shí)間一樣，電流大，升溫多，說(shuō)明當(dāng)電阻和通電時(shí)間一樣時(shí)，電熱和電流有關(guān)，電流越大，放熱越多；因?yàn)橛秒姛峒訜嵋后w過(guò)程中存在熱量損失，無(wú)法精確定量。（2）電流表無(wú)示數(shù)，可能斷路，電壓表有示數(shù)，電壓表和電源相連，可能R2斷路；電壓表用大量程，分度值0.5V，示數(shù)為8V，電流表小量程，分度值0.02A，示數(shù)0.5A，R2阻值為；根據(jù)Q=I2Rt，串聯(lián)電流和通電時(shí)間相同，R2阻值大，放熱多，所以R2所在錐形瓶中的溫度計(jì)示數(shù)升高的比較多。【點(diǎn)撥】（1）由實(shí)驗(yàn)得出結(jié)論時(shí)，一定要把控制的變量寫(xiě)在前面，否則結(jié)論就是錯(cuò)誤的；在探究電熱與電流關(guān)系時(shí)，一定控制電阻相同，即實(shí)驗(yàn)中使用一個(gè)電阻，而改變通過(guò)它的電流，常常采用并聯(lián)方式；在探究電熱與電阻關(guān)系時(shí)，一定控制電流相同，即實(shí)驗(yàn)中使用不同電阻，而控制通過(guò)它的電流，因此常常用于兩個(gè)電阻串聯(lián)的方式；（2）焦耳定律一定要注意：導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與電流的二次方成正比，而不是與電流成正比。對(duì)點(diǎn)練：（2021山東青島）探究電流通過(guò)導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量的多少與什么因素有關(guān)，實(shí)驗(yàn)小組同學(xué)猜想：電流通過(guò)導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量可能與通過(guò)導(dǎo)體的電流、導(dǎo)體的電阻和通電時(shí)間有關(guān)。于是他們利用如圖器材進(jìn)行了探究實(shí)驗(yàn)：甲、乙、丙三個(gè)裝置的透明容器中各有一段電阻絲，容器中密封著等量的空氣，U形管中液面高度的變化反映密閉空氣溫度的變化。（1）選用________組合，并將它們________聯(lián)接到電源兩端進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，可以探究電熱與電阻的關(guān)系。（2）選用乙、丙組合，串聯(lián)接到電源兩端進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，可以探究電熱與________的關(guān)系，其中15Ω電阻的作用是________。（3）選用乙、丙組合，串聯(lián)接到電源兩端進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)乙裝置U形管中液面無(wú)高度差，丙裝置U形管中液面有高度差，產(chǎn)生此現(xiàn)象的原因可能是乙裝置________?！敬鸢浮浚?）甲、乙串（2）電流分流，使通過(guò)容器電阻的電流不同（3）電阻出現(xiàn)斷路?！窘馕觥浚?）要探究導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量的多少與電阻大小是否有關(guān)，應(yīng)控制電流和通電時(shí)間一定，而電阻不同，由圖可知應(yīng)選用甲和乙兩容器，將它們串聯(lián)接到電源兩端。（2）選用乙、丙組合，串聯(lián)接到電源兩端進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，兩個(gè)容器內(nèi)電阻相等，乙容器中15Ω的電阻和5Ω的電阻并聯(lián)，由串并聯(lián)電路的特點(diǎn)可知通過(guò)兩個(gè)容器內(nèi)電阻的電流不相等，可以探究電熱與電流的關(guān)系。由并聯(lián)分流的特點(diǎn)可知，15Ω電阻起到分流的作用，使通過(guò)容器電阻的電流不同。（3）選用乙、丙組合，串聯(lián)接到電源兩端進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，乙裝置U形管中液面無(wú)高度差，丙裝置U形管中液面有高度差，可能乙裝置電阻出現(xiàn)斷路，不會(huì)產(chǎn)生熱量，可能乙裝置漏氣。二、利用焦耳定律進(jìn)行計(jì)算：1、純電阻電路電熱的計(jì)算：例題2（2021遼寧大連）如圖是某家用電燉鍋的簡(jiǎn)化電路圖。電源電壓為220V，R1和R2均為加熱電阻。當(dāng)開(kāi)關(guān)S接1時(shí)為加熱狀態(tài)，功率為880W；開(kāi)關(guān)S接2時(shí)為保溫狀態(tài)，功率為220W。試求：（1）電燉鍋保溫狀態(tài)下電路中的電流是多少？（2）電阻R1的阻值是多少？（3）電燉鍋保溫狀態(tài)下工作10min，電阻R2產(chǎn)生熱量是多少？【答案】（1）1A；（2）55Ω；（3）9.9×104J。【解析】（1）由P=UI得，電燉鍋保溫狀態(tài)下電路中的電流是；（2）當(dāng)開(kāi)關(guān)S接1時(shí)為加熱狀態(tài)，此時(shí)電路中只有電阻R1工作，電阻R1的阻值是；（3）開(kāi)關(guān)S接2時(shí)為保溫狀態(tài)，此時(shí)電阻R1與電阻R2串聯(lián)。由歐姆定律得，電路總電阻，電阻R2阻值R2=RR1=220Ω55Ω=165Ω，電燉鍋保溫狀態(tài)下工作10min，電阻R2產(chǎn)生熱量是Q=I2R2t=（1A）2×165Ω×10×60s=9.9×104J?！军c(diǎn)撥】對(duì)于白熾燈、電爐、電飯鍋、電烙鐵、電熱毯、電熨斗、電熱水器等電熱類(lèi)用電器，它們?cè)诠ぷ鲿r(shí)把電能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，其所在的電路我們稱(chēng)之為純電阻電路，在這樣的電路中，由導(dǎo)體產(chǎn)生的電熱公式Q=I2Rt可以推導(dǎo)出：Q=UIt、、Q=Pt，利用它們也可以計(jì)算電熱，即Q=W=UIt==I2Rt=Pt。對(duì)點(diǎn)練：（2021黑龍江牡丹江）如圖所示，小燈泡標(biāo)有“6V3W”字樣（設(shè)燈絲電阻不受溫度影響），R1為定值電阻，R2為滑動(dòng)變阻器，其最大阻值為40Ω。求：（1）小燈泡正常發(fā)光時(shí)的電阻；（2）當(dāng)開(kāi)關(guān)S、S1、S2都閉合時(shí)，小燈泡恰好正常發(fā)光，電流表示數(shù)為0.6A，電路工作50s，求R1的阻值和電流通過(guò)R1產(chǎn)生的熱量。【答案】（1）12Ω（2）60Ω30J?！窘馕觥浚?）由可得小燈泡正常發(fā)光時(shí)的電阻；（2）當(dāng)開(kāi)關(guān)S、S1、S2都閉合時(shí)，燈泡L與電阻R1并聯(lián)，電流表測(cè)干路電流，因并聯(lián)電路中各支路兩端的電壓相等，且小燈泡恰好正常發(fā)光，所以，電源的電壓U=UL=6V，由P=UI可得，通過(guò)小燈泡的電流，因并聯(lián)電路中干路電流等于各支路電流之和，所以，通過(guò)R1的電流I1=IIL=0.6A0.5A=0.1A，由可得，R1的阻值，50s內(nèi)電流通過(guò)R1產(chǎn)生的熱量。2、非純電阻電路中的電熱計(jì)算：例題3（2020山東鄒城市第四中學(xué)模擬預(yù)測(cè)）某同學(xué)組裝了一臺(tái)直流電動(dòng)機(jī)模型，他將電動(dòng)機(jī)模型接入如圖甲所示的電路中，已知電源電壓U=6V，并保持不變，接通電路后，電動(dòng)機(jī)沒(méi)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，電流表讀數(shù)為2A；電動(dòng)機(jī)正常轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，電流表讀數(shù)為0.5A。已知電動(dòng)機(jī)能量轉(zhuǎn)化如圖乙所示，求：（1）電路的總功率P；（2）電動(dòng)機(jī)正常轉(zhuǎn)動(dòng)1min消耗的電能W線圈產(chǎn)生的熱量Q；（3）電動(dòng)機(jī)將電能轉(zhuǎn)化成機(jī)械能的效率η。【答案】（1）3W（2）180J45J（3）75%?！窘馕觥浚?）電動(dòng)機(jī)正常轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，電路總功率為P=UI=6V×0.5A=3W；（2）電動(dòng)機(jī)沒(méi)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，電能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，為純電阻電路，由歐姆定律可知電阻為,電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)后，電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能和內(nèi)能,此時(shí)電動(dòng)機(jī)正常轉(zhuǎn)動(dòng)1min消耗的電能為W=Pt=3W×60s=180J，線圈產(chǎn)生的熱量為Q=I2Rt=（0.5A）2×3Ω×60s=45J。（3）1min電動(dòng)機(jī)將電能轉(zhuǎn)化成機(jī)械能為W機(jī)=W電Q=180J45J=125J，電動(dòng)機(jī)將電能轉(zhuǎn)化成機(jī)械能的效率。【點(diǎn)撥】（1）在含有電動(dòng)機(jī)、電風(fēng)扇、電冰箱、電磁爐、電解槽、給蓄電池充電、日光燈等用電器的電路，電能不能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，還要轉(zhuǎn)化成機(jī)械能（如電動(dòng)機(jī)）或化學(xué)能（如電解槽）等其他形式的能，所以我們把這類(lèi)電路稱(chēng)為非純電阻電路。在含電動(dòng)機(jī)的電路中，電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能和內(nèi)能兩種形式，因消耗電能W電與轉(zhuǎn)化為機(jī)械能W機(jī)和內(nèi)能Q之間存在W電=W機(jī)+Q，而電能公式W電=UIt，線圈產(chǎn)生的熱量Q=I2Rt，故此時(shí)UIt≠I(mǎi)2Rt，可得，即非純電阻電路中歐姆定律不在適用。含電動(dòng)機(jī)電路的計(jì)算：功（熱）的計(jì)算功率的計(jì)算消耗電能W電=UIt消耗電功率P電=UI產(chǎn)生熱量Q=I2Rt產(chǎn)生熱功率P熱=I2R輸出的機(jī)械功W機(jī)=W電Q輸出的機(jī)械功率P機(jī)=P電P熱轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的效率轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的效率（2）在含電動(dòng)機(jī)的電路中，當(dāng)電動(dòng)機(jī)不轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，電路可看作是純電阻電路；電動(dòng)機(jī)正常轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，電路看成是非純電阻電路。不管電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)與不轉(zhuǎn)，它的線圈電阻是不改變的。對(duì)點(diǎn)練：（2021湖南隆回二模）如圖所示是一直流電動(dòng)機(jī)提升重物的裝置。電源電壓U=24V保持不變，已知電動(dòng)機(jī)線圈電阻為2Ω，開(kāi)關(guān)閉合后，電動(dòng)機(jī)勻速提升重物的重力為40N，此時(shí)，電流表讀數(shù)為2A，電壓表讀數(shù)為6V，不計(jì)任何摩擦，求：（1）1分鐘內(nèi)電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的熱量；（2）該裝置消耗電能的總功率；（3）該裝置在2s鐘內(nèi)提升重物的高度?！敬鸢浮浚?）480J（2）48W（3）1.4m?！窘馕觥浚?）1分鐘內(nèi)電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的焦耳熱Q=I2Rt=(2A)22Ω60s=480J；（2）該裝置消耗電能的總功率P=UI=24V×2A=48W；（3）2s鐘內(nèi)電路消耗的總電能W=Pt=48W×2s=96J，由題意知電阻R兩端的電壓為6V，據(jù)歐姆定律可得R的阻值為，則2s鐘內(nèi)電流產(chǎn)生的總焦耳熱Q′=I2R總t=(2A)2×(3Ω+2Ω)×2s=40J，則電動(dòng)機(jī)2s鐘內(nèi)做功W機(jī)械=WQ'=96J40J=56J；由W=Fs=Gh可得該裝置在2s鐘內(nèi)提升重物的高度，即在2s鐘內(nèi)提升重物的高度為1.4m。三、利用焦耳定律解釋現(xiàn)象：例題4（2021山西模擬預(yù)測(cè)）小琨使用電飯煲做飯時(shí)，發(fā)現(xiàn)插頭有些松動(dòng)且較熱，仔細(xì)觀察發(fā)現(xiàn)，插座已被燒焦，如圖所示，他查閱資料后得知，插頭松動(dòng)后，會(huì)使插頭與插座間的接觸電阻變大請(qǐng)你從物理學(xué)角度分析插座燒焦的原理。【答案】見(jiàn)解析?！窘馕觥坎孱^松動(dòng)后，插頭與電飯鍋插孔間的接觸面積變小，插頭與插孔接觸處的接觸電阻變大，根據(jù)焦耳定律Q=I2Rt可知，在電流I一定的情況下，相同時(shí)間t內(nèi)產(chǎn)生熱量增多，所以插座溫度升高，容易將插座燒焦。【點(diǎn)撥】（1）電流通過(guò)導(dǎo)體時(shí)將電能轉(zhuǎn)化成內(nèi)能的現(xiàn)象，我們稱(chēng)之為電流的熱效應(yīng)。用電器有電流通過(guò)時(shí)，就是利用了電流的熱效應(yīng)。要想利用電熱，就要使用電阻率大、熔點(diǎn)高的合金絲做發(fā)熱體；要防止電熱，就需要利用散熱窗、散熱片、風(fēng)扇等方法加快散熱。（2）在解釋有關(guān)現(xiàn)象時(shí)，通常從影響電熱的三個(gè)因素——電流大小、電阻大小和通電時(shí)間的長(zhǎng)短三個(gè)因素入手，看哪些量相同，哪個(gè)量不同，根據(jù)焦耳定律解釋。對(duì)點(diǎn)練：（2020黑龍江齊齊哈爾）初春時(shí)節(jié)，新冠疫情來(lái)襲，小征的爸爸是一名志愿者，每天結(jié)束忙碌的工作后，為了小區(qū)的群眾安全，義務(wù)到小區(qū)門(mén)衛(wèi)崗?fù)ぶ狄拱?，崗?fù)だ餂](méi)有暖氣，為了給爸爸取暖，小征把家里的電取暖器送到崗?fù)な褂谩＝油娫垂ぷ饕欢螘r(shí)間后，小征發(fā)現(xiàn)電阻絲熱的發(fā)紅，而連接電阻絲的導(dǎo)線卻不怎么熱。請(qǐng)你根據(jù)學(xué)過(guò)的物理知識(shí)，幫助小征解釋產(chǎn)生此現(xiàn)象的原因?！敬鸢浮恳?jiàn)解析?！窘馕觥恳?yàn)殡娮杞z和導(dǎo)線是串聯(lián)，通過(guò)的電流相等，但電阻絲的電阻比導(dǎo)線的電阻大得多，根據(jù)q=I2Rt，在電流和通電時(shí)間相同時(shí)，電阻越大，產(chǎn)生的熱量越多，所以電阻絲熱的發(fā)紅，而連接電阻絲的導(dǎo)線卻不怎么熱。點(diǎn)對(duì)點(diǎn)提高訓(xùn)練1、（2021河南孟津二模）已知一電動(dòng)機(jī)的內(nèi)阻（轉(zhuǎn)子線圈的電阻）為R，兩端電壓為U時(shí)，電動(dòng)機(jī)正常轉(zhuǎn)動(dòng)，此時(shí)通過(guò)電動(dòng)機(jī)的電流為I，電動(dòng)機(jī)的電功率為P，當(dāng)工作時(shí)間為t，電動(dòng)機(jī)內(nèi)阻因?yàn)殡姛岙a(chǎn)生的熱量可以表示為（）A．UIt B．I2Rt C． D．Pt【答案】B?！驹斀狻侩妱?dòng)機(jī)為非純電阻，線圈產(chǎn)生的熱量為Q=I2Rt，電動(dòng)機(jī)消耗的電能為W=UIt電動(dòng)機(jī)輸出的機(jī)械能為W機(jī)=UItI2Rt,故選B。2、（2021遼寧鐵東一模）如圖所示，小明用迷你電動(dòng)機(jī)制成了升降機(jī)模型，用它提升重為10N的物體。當(dāng)電源電壓為2V時(shí)，閉合開(kāi)關(guān)，電動(dòng)機(jī)不轉(zhuǎn)動(dòng)，電流表示數(shù)為0.8A；當(dāng)電源電壓為12V時(shí)，閉合開(kāi)關(guān)。電動(dòng)機(jī)正常工作，電流表示數(shù)為0.4A，同時(shí)5s內(nèi)物體被勻速提升2m。若忽略溫度對(duì)電阻的影響，下列說(shuō)法正確的是（）A．電動(dòng)機(jī)線圈的電阻是2.5ΩB．正常工作5s電動(dòng)機(jī)線圈產(chǎn)生的熱量是2JC．電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)消耗的電功率是1.6WD．電動(dòng)機(jī)的效率是90%【答案】AB。【詳解】電源電壓2V，閉合開(kāi)關(guān)，電動(dòng)機(jī)不轉(zhuǎn)時(shí)，通過(guò)的電流為0.8A，所以電動(dòng)機(jī)線圈電阻為，A正確；電動(dòng)機(jī)正常工作，電流表示數(shù)為0.4A，5s線圖產(chǎn)生的熱量為Q=I2Rt=（0.4A）2×2.5Ω×5s=2J，B正確；正常工作時(shí)消耗的電功率為P=UI=12V×0.4A=4.8W，C錯(cuò)誤；電動(dòng)機(jī)提起物體時(shí)所做有用功為W有=Gh=10N×2m=20J，消耗的電能為W=Pt=4.8W×5s=24J，電動(dòng)機(jī)的效率為，D錯(cuò)誤。故選AB。3、（2020四川成都）小彬用圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置探究“電流的熱效應(yīng)跟電阻大小的關(guān)系”，電源電壓為3V，電阻絲R1=10Ω，R2=20Ω，兩氣球相同。閉合開(kāi)關(guān)后，密閉燒瓶?jī)?nèi)的空氣被加熱，他觀察到________氣球先鼓起來(lái)。甲氣球乙氣球通電1min，R2產(chǎn)生的熱量為_(kāi)_____J。【答案】乙12。【詳解】從圖中可以看到，加熱時(shí)間相同，通過(guò)的電流也相同，根據(jù)焦耳定律Q=I2Rt可知，R2的電阻較大，那么R2所在的密閉燒瓶產(chǎn)生的熱量較大，乙氣球先鼓起來(lái)；甲氣球乙氣球通電1min，電路中的電流大小，R2產(chǎn)生的熱量Q=I2Rt=（0.1A）2×20Ω×60s=12J。4、在炎熱的夏天，電視機(jī)連續(xù)使用較長(zhǎng)時(shí)間后，要停一會(huì)兒，但如果長(zhǎng)期停止使用，隔一段時(shí)間要通電一次。這是因?yàn)開(kāi)____在起作用，前者是_________________，后者是______?！敬鸢浮侩姛岱乐闺姛崂秒姛帷驹斀狻繜o(wú)論電視機(jī)連續(xù)使用較長(zhǎng)時(shí)間后，要停一會(huì)兒，還是長(zhǎng)期停止使用，隔一段時(shí)間要通電一次，這都是因?yàn)殡姛嵩谄鹱饔?；炎熱夏天，連續(xù)長(zhǎng)時(shí)間工作的電視機(jī)要停用一會(huì)兒，是為了防止產(chǎn)生過(guò)多的熱量，影響電視機(jī)的正常使用，屬于防止電熱危害；如果長(zhǎng)期停止使用，隔一段時(shí)間要通電一次，是為了利用電熱來(lái)防潮，屬于利用電熱。5、據(jù)《生活報(bào)》訊，2017年4月14日起，插線板新國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)正式實(shí)施，要求插線板的插孔須設(shè)置“保護(hù)門(mén)”，“保護(hù)門(mén)”可有效防止兒童將手指插入插孔而造成觸電事故，同時(shí)可避免灰塵長(zhǎng)期沉積而造成的內(nèi)部______（選填“斷路”或“短路”）。在線材方面要求：如果最大工作電流16A的延長(zhǎng)線插座，導(dǎo)線的最小橫截面積由原來(lái)的1mm2增加到1.5mm2。選擇橫截面積較大的導(dǎo)線，目的是______（減小、增大）導(dǎo)線電阻，進(jìn)而使導(dǎo)線產(chǎn)生的熱量少，避免絕緣皮過(guò)熱而引起火災(zāi)?！敬鸢浮慷搪窚p小。【詳解】長(zhǎng)期沉積的灰塵容易導(dǎo)電，會(huì)造成插座內(nèi)部短路，從而燒壞插座，“保護(hù)門(mén)”可以有效的防止這一安全隱患；材料、長(zhǎng)度都相同的導(dǎo)線，橫截面積越大，電阻越小，由焦耳定律Q＝I2Rt可知，電流和通電時(shí)間相同時(shí)，電阻越小，產(chǎn)生的熱量越少，所以，采用橫截面積更大的導(dǎo)線可以減小導(dǎo)線的電阻，進(jìn)而使導(dǎo)線產(chǎn)生的熱量少，避免絕緣皮過(guò)熱而引起火災(zāi)。6、（2020廣西賀州）現(xiàn)有兩個(gè)定值電阻R1和R2，分別標(biāo)有“10V0.5A”和“5V1A”的字樣，將它們串聯(lián)接在同一電路中，則電路兩端允許接入的最大電壓是______V，當(dāng)它們工作時(shí)間相同時(shí)，電阻R1和R2上產(chǎn)生的熱量之比Q1︰Q2=______?！敬鸢浮?2.54︰1?！驹斀狻侩娮鑂1、R2的阻值分別為，，將R1和R2串聯(lián)在電路中時(shí)，電路允許通過(guò)的最大電流為0.5A，電路中的總電阻R=R1+R2=20Ω+5Ω=25Ω那么電路兩端允許接入的最大電壓U=IR=0.5A×25Ω=12.5V；據(jù)Q=I2Rt知，當(dāng)兩個(gè)電阻串聯(lián)在電路中，通電時(shí)間相同時(shí)，兩個(gè)電阻產(chǎn)生的熱量之比等于兩電阻之比，為Q1︰Q2=R1︰R2=20Ω︰5Ω=4︰1。7、（2021安徽合肥實(shí)驗(yàn)學(xué)校二模）如圖所示電路，閉合開(kāi)關(guān)，發(fā)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)不能轉(zhuǎn)動(dòng)，此時(shí)電壓表示數(shù)為0.2V，電流表示數(shù)為0.5A，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，使得電動(dòng)機(jī)正常轉(zhuǎn)動(dòng)，此時(shí)電壓表示數(shù)為2V，電流表示數(shù)為1A，則該電動(dòng)機(jī)正常轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)效率是______。

【答案】80%。【詳解】當(dāng)電動(dòng)機(jī)線圈不轉(zhuǎn)，電能全部轉(zhuǎn)化為電阻的內(nèi)能，由歐姆定律得,線圈的電阻，電動(dòng)機(jī)的總功率P總=U總I總=2V×1A=2W，電動(dòng)機(jī)的發(fā)熱功率P熱=I2R=（1A）2×0.4Ω=0.4W，由公式W=Pt得，電動(dòng)機(jī)的效率。8、（2021甘肅蘭州）在探究“電流通過(guò)導(dǎo)體產(chǎn)生熱量的多少與哪些因素有關(guān)”的實(shí)驗(yàn)中，采用了如圖電路。

（1）為了在短時(shí)間內(nèi)達(dá)到明顯的實(shí)驗(yàn)效果，兩燒瓶中應(yīng)裝入質(zhì)量和初溫都相同的_______（選填“水”或“煤油”），實(shí)驗(yàn)中通過(guò)觀察________來(lái)比較電流通過(guò)導(dǎo)體產(chǎn)生熱量的多少；（2）如圖甲所示，兩燒瓶中裝有阻值不同的電熱絲，以探究電流通過(guò)導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與_____的關(guān)系；（3）如圖乙所示，兩燒瓶中裝有阻值相同的電熱絲，閉合開(kāi)關(guān)，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，使兩電流表示數(shù)_______（選填“相同”或“不同”），可以探究電流通過(guò)導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與_______的關(guān)系。【答案】（1）煤油溫度計(jì)的示數(shù)（2）電阻（3）不同電流【解析】（1）兩個(gè)燒瓶中應(yīng)裝入質(zhì)量和初溫相同的煤油，因?yàn)槊河偷谋葻崛葺^小，在吸收較少熱量，便能升溫較明顯；實(shí)驗(yàn)中，可通過(guò)觀察溫度計(jì)的示數(shù)來(lái)比較電流通過(guò)導(dǎo)體時(shí)產(chǎn)生熱量的多少，因?yàn)閷?dǎo)體產(chǎn)生的熱量不同，燒杯中煤油吸收的熱量也不同，則溫度計(jì)示數(shù)也不同。（2）圖甲中，兩電阻不同的電熱絲串聯(lián)在電路中，則通過(guò)電熱絲的電流相同，那么探究的是電流通過(guò)導(dǎo)體產(chǎn)生熱量與電阻的關(guān)系。（3）圖乙中，兩個(gè)阻值相同的電熱絲分別與電流表和滑動(dòng)變阻器串聯(lián)后，再并聯(lián)在電路中，那么應(yīng)調(diào)節(jié)變阻器的滑片讓兩個(gè)電流表的示數(shù)不同，即通過(guò)兩電熱絲的電流不同，這樣便可探究電流通過(guò)導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與電流的關(guān)系。9、（2021貴州安順）小明在探究“電流通過(guò)導(dǎo)體時(shí)產(chǎn)生的熱量與哪些因素有關(guān)”的實(shí)驗(yàn)中，提出了下列猜想：A．與通電時(shí)間有關(guān)B．與電阻大小有關(guān)C．與電壓大小有關(guān)D．與電流大小有關(guān)實(shí)驗(yàn)器材有：阻值不同的電阻絲若干、蓄電池、火柴、開(kāi)關(guān)和導(dǎo)線若干。請(qǐng)回答下列問(wèn)題（1）探究猜想A時(shí)，將某一電阻絲接入電路，保證安全的情況下使火柴頭充分接觸電阻絲，閉合開(kāi)關(guān)一段時(shí)間后火柴頭才燃燒，這一現(xiàn)象說(shuō)明：①電阻絲產(chǎn)生的熱量通過(guò)______的方式傳遞給火柴頭；②電阻絲產(chǎn)生的熱量與通電時(shí)間______（選填“有關(guān)”或“無(wú)關(guān)”）；（2）探究猜想B時(shí)，如圖所示，將10Ω和20Ω的電阻絲串聯(lián)接入電路，把兩根相同的火柴頭分別接觸電阻絲（設(shè)火柴頭與整根電阻絲接觸）；①小明思考，若相同時(shí)間內(nèi)僅有一根電阻絲上的火柴頭燃燒，據(jù)此能否判斷該電阻絲產(chǎn)生的熱量多？______（選填“能”或“不能”）；②閉合開(kāi)關(guān)較長(zhǎng)時(shí)間后，發(fā)現(xiàn)兩電阻絲均發(fā)熱，但火柴頭都沒(méi)有燃燒。在不改變電源電壓的情況下，選擇下列哪組電阻絲進(jìn)行實(shí)驗(yàn)更可行?______（填字母序號(hào)）A．20Ω30ΩB．15Ω15ΩC．5Ω25Ω（3）小明通過(guò)上述實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)：電阻越大，電流產(chǎn)生的熱量越多。評(píng)估該實(shí)驗(yàn)時(shí)小明認(rèn)為：串聯(lián)電路中不同阻值的電阻兩端所分電壓不同，那么電流產(chǎn)生的熱量與電阻大小有關(guān)的結(jié)論似乎不可靠。如果改變兩電阻絲的連接方式，能否合理完成對(duì)猜想B的方案設(shè)計(jì)______？請(qǐng)你說(shuō)明理由______。【答案】（1）熱傳遞有關(guān)（2）能C（3）不能兩電阻并聯(lián)時(shí)，電壓相同，由于電阻不同，電流也不同，不能控制電流相同，所以不能?！驹斀狻浚?）①火柴頭與電阻絲接觸，閉合開(kāi)關(guān)一段時(shí)間后火柴頭燃燒，火柴頭獲得了能量，是電阻絲通過(guò)熱傳遞的方式傳遞給火柴頭的；②火柴頭與電阻絲接觸，閉合開(kāi)關(guān)過(guò)一段時(shí)間后火柴頭才燃燒，說(shuō)明電阻絲產(chǎn)生的熱量與通電時(shí)間有關(guān)。（2）①相同時(shí)間內(nèi)僅有一根電阻絲上的火柴頭燃燒，說(shuō)明這根電阻絲在相同時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的熱量較多；②閉合開(kāi)關(guān)較長(zhǎng)時(shí)間后，發(fā)現(xiàn)兩電阻絲均發(fā)熱，但火柴頭都沒(méi)有燃燒，說(shuō)明兩根電阻絲產(chǎn)生的熱量都不夠多，可以換用電阻對(duì)比更明顯些的電阻絲來(lái)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)對(duì)比，故C符合題意。（3）改變兩電阻絲的連接方式即將兩電阻絲并聯(lián)，這樣雖然控制了兩電阻絲兩端電壓相同，但是卻沒(méi)有能控制流過(guò)電阻絲的電流相同。10、（2021廣西貴港）在“探究電流產(chǎn)生的熱量與哪些因素有關(guān)”的實(shí)驗(yàn)中，實(shí)驗(yàn)電路如圖1所示，其中R1>R2。實(shí)驗(yàn)一：探究電流產(chǎn)生的熱量與電阻大小的關(guān)系；（1）請(qǐng)按照?qǐng)D1中的電路圖將圖2實(shí)物圖連接完整；（2）實(shí)驗(yàn)電路按照?qǐng)D1中的電路圖連接是為了控制通電時(shí)間相同和控制_______；電阻絲放出熱量的多少，通過(guò)_______來(lái)進(jìn)行判斷。（3）為了便于比較兩根電阻絲通過(guò)電流后產(chǎn)生熱量的多少，a、b兩瓶中要裝入_______相等、初溫相同的同種液體。為了在較短時(shí)間內(nèi)達(dá)到明顯的實(shí)驗(yàn)效果，實(shí)驗(yàn)時(shí)選用煤油而不選水，是因?yàn)槊河偷谋葻崛輄______水的比熱容（選填“大于”“等于”或“小于”）；實(shí)驗(yàn)二：探究電流產(chǎn)生的熱量與電流大小的關(guān)系（4）閉合開(kāi)關(guān)，移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片，使電路中的電流變成實(shí)驗(yàn)一中電流的2倍，且通電時(shí)間相同。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)：用電阻絲R1加熱的煤油，在實(shí)驗(yàn)一中溫度升高Δt1，在實(shí)驗(yàn)二中溫度升高Δt1′，則Δt1′_____2Δt1（選填“大于”、“等于”或“小于”），該實(shí)驗(yàn)說(shuō)明電流產(chǎn)生的熱量與電流大小______正比例關(guān)系（選填“成”或“不成”）。實(shí)驗(yàn)中，用電阻絲R2加熱煤油重復(fù)以上實(shí)驗(yàn)步驟，也可以得出相同的結(jié)論。（5）如果在兩燒瓶中分別裝入質(zhì)量相等的不同液體，并接入兩根阻值_______的電阻絲（選填“相同”或“不同”），就可用這個(gè)裝置來(lái)探究?jī)煞N不同液體的吸熱性質(zhì)。假設(shè)a燒瓶中液體的質(zhì)量為m，瓶中電阻絲的阻值為R，測(cè)出通過(guò)它的電流為I，通電一段時(shí)間t后，溫度計(jì)的示數(shù)變化量為Δt，若不計(jì)熱量損失，則a液體的比熱容為_(kāi)_______（用所給出的物理量寫(xiě)出比熱容的表達(dá)式）?！敬鸢浮浚?）見(jiàn)解析（2）電流相等溫度計(jì)的示數(shù)變化（3）質(zhì)量小于（4）大于不成（5）相同。【詳解】（1）變阻器一上一下串聯(lián)接入電路中，如圖所示：（2）圖1中，兩個(gè)電阻絲串聯(lián)，通過(guò)它們的電流相等，通電時(shí)間相等；根據(jù)轉(zhuǎn)換法知，電阻絲放出熱量的多少，是通過(guò)溫度計(jì)的示數(shù)變化來(lái)進(jìn)行判斷的。（3）為了便于比較兩種電阻絲通過(guò)電流后產(chǎn)生熱量的多少，甲乙兩瓶中要裝入質(zhì)量相同、初溫相同的同種液體；因煤油比水具有較小的比熱容，故用煤油比用水更容易看出溫度的變化。（4）閉合開(kāi)關(guān)，移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片，使電路中的電流變成實(shí)驗(yàn)一中電流的2倍，且通電時(shí)間相同，根據(jù)Q=