184焦耳定律（原卷版）2-1

第十八章電功率第4節(jié)焦耳定律學(xué)習(xí)目標(biāo)學(xué)習(xí)目標(biāo)1.能通過(guò)生活實(shí)例，認(rèn)識(shí)電流的熱效應(yīng)。2.能在實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上引出焦耳定律，會(huì)用焦耳定律進(jìn)行計(jì)算。3.通過(guò)學(xué)習(xí)電熱的利用和防止，學(xué)會(huì)辯證的看問(wèn)題。002預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)一、焦耳定律：1.焦耳定律：電流通過(guò)導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量跟電流平方成正比，跟導(dǎo)體的電阻成正比，跟通電時(shí)間成正比。2.計(jì)算公式：（1）Q=I2Rt（適用于所有純電阻電路）；（2）對(duì)于純電阻電路可推導(dǎo)出：①串聯(lián)電路中常用公式：Q=I2Rt；并聯(lián)電路中常用公式：②無(wú)論用電器串聯(lián)或并聯(lián)；計(jì)算在一定時(shí)間所產(chǎn)生的總熱量常用公式：Q=Q1+Q2+…Qn③思路點(diǎn)撥電燈、電爐等電熱器問(wèn)題時(shí)往往使用：3.實(shí)驗(yàn)：研究電流通過(guò)導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量跟那些因素有關(guān)；4.方法：根據(jù)煤油在玻璃管里上升的高度來(lái)判斷電流通過(guò)電阻絲通電產(chǎn)生電熱的多少。（1）實(shí)驗(yàn)采用煤油的目的：煤油比熱容小，在相同條件下吸熱溫度升高的快；（2）應(yīng)用：電熱器；是利用電流熱效應(yīng)而制成的發(fā)熱設(shè)備；主要有烤箱、電爐、電熱毯、電熨斗等。5.電動(dòng)機(jī)：（1）消耗的總電能時(shí)，用公式：W=UIt；（2）計(jì)算電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的熱：Q=I2Rt。003探究提升知識(shí)點(diǎn)一：探究電流通過(guò)導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量跟那些因素有關(guān)的實(shí)驗(yàn)【探究重點(diǎn)】【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹垦芯侩娏魍ㄟ^(guò)導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量跟那些因素有關(guān)？【實(shí)驗(yàn)方法】控制變量法，轉(zhuǎn)換法?！緦?shí)驗(yàn)原理】根據(jù)煤油在玻璃管里（溫度計(jì)示數(shù)變化）上升的高度來(lái)判斷電流通過(guò)電阻絲通電產(chǎn)生電熱的多少?！緦?shí)驗(yàn)器材】密閉容器兩個(gè)、U形管兩個(gè)、導(dǎo)線若干、不同阻值電阻絲若干、電源。【實(shí)驗(yàn)步驟】圖1圖2=1\*GB3①電流產(chǎn)生的熱量與電阻的關(guān)系如圖1所示，兩個(gè)透明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。兩個(gè)密閉容器中都有一段電阻絲，右邊容器中的電阻比較大。兩容器中的電阻絲串聯(lián)起來(lái)接到電源兩端，通過(guò)兩段電阻絲的電流相同。通電一定時(shí)間后，比較兩個(gè)U形管中液面高度的變化。你看到的現(xiàn)象說(shuō)明了什么?【實(shí)驗(yàn)結(jié)論】在電流相同、通電時(shí)間相同的情況下，電阻越大，這個(gè)電阻產(chǎn)生的熱量越多。=2\*GB3②電流產(chǎn)生的熱量與電流大小的關(guān)系如圖2所示，兩個(gè)密閉容器中的電阻一樣大，在其中一個(gè)容器的外部，將一個(gè)電阻和這個(gè)容器內(nèi)的電阻并聯(lián)，因此通過(guò)兩容器中電阻的電流不同。在通電時(shí)間相同的情況下，觀察兩個(gè)U形管中液面高度的變化。你看到的現(xiàn)象說(shuō)明了什么?【實(shí)驗(yàn)結(jié)論】在電阻相同、通電時(shí)間相同的情況下，通過(guò)一個(gè)電阻的電流越大，這個(gè)電阻產(chǎn)生的熱量越多?！纠}精講】（2023?泰州）小華將電阻絲R1和R2（R1＞R2）分別浸沒(méi)在質(zhì)量和初溫均相同的煤油中，按如圖所示接入電路，開(kāi)關(guān)閉合后，通過(guò)兩電阻絲的相等，根據(jù)溫度計(jì)示數(shù)的變化可比較電阻絲產(chǎn)生的多少，通電一段時(shí)間，發(fā)現(xiàn)甲瓶中溫度計(jì)的示數(shù)上升?！眷柟逃?xùn)練】（2023?北京）小京用如圖所示的電路探究電流通過(guò)導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與導(dǎo)體的電阻是否有關(guān)，其中兩個(gè)燒瓶完全相同，瓶?jī)?nèi)裝有質(zhì)量和初溫相同的煤油、相同的溫度計(jì)A和B、阻值不等的電阻絲R1和R2。（1）該實(shí)驗(yàn)采用串聯(lián)電路可以控制相同和相同。（2）閉合開(kāi)關(guān)一段時(shí)間，兩支溫度計(jì)示數(shù)的變化量不相等，實(shí)驗(yàn)結(jié)論是：。知識(shí)點(diǎn)二：焦耳定律【探究重點(diǎn)】1、使用焦耳定律公式進(jìn)行計(jì)算時(shí)，公式中的各物理量要對(duì)應(yīng)于同一導(dǎo)體或同一段電路，與歐姆定律使用時(shí)的對(duì)應(yīng)關(guān)系相同。當(dāng)題目中出現(xiàn)幾個(gè)物理量時(shí)，應(yīng)將它們加上角碼，以示區(qū)別。注意:W=Pt=UIt適用于所有電路，而只用于純電阻電路(全部用于發(fā)熱)。2、在串聯(lián)電路中，由于通過(guò)導(dǎo)體的電流相等，通電時(shí)間也相等，根據(jù)焦耳定律可知電流通過(guò)導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量跟導(dǎo)體的電阻成正比。具體比例關(guān)系為：；在并聯(lián)電路中，由于導(dǎo)體兩端的電壓相等，通電時(shí)間也相等，根據(jù)焦耳定律可知電流通過(guò)導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量跟導(dǎo)體的電阻成反比。具體比例關(guān)系為：【例題精講】（2023?福建）下列利用電流熱效應(yīng)工作的用電器是（）A．電視機(jī) B．電風(fēng)扇 C．電腦 D．電爐【鞏固訓(xùn)練】（2023?仙桃）某款電熱杯有高、中、低三擋，簡(jiǎn)化電路如圖所示，S1、S2不能同時(shí)閉合，R1的阻值為2.5Ω。只閉合S3時(shí)，電路中的電流為2A。下列說(shuō)法正確的是（）A．電源電壓為10V B．只閉合S1、S3時(shí)，電熱杯處于低溫?fù)?C．只閉合S3時(shí)，電熱杯工作1min產(chǎn)生的熱量為600J D．加熱100g水，水溫由25℃升高到35℃，水吸收的熱量為420J040401強(qiáng)化訓(xùn)練1．（2023?濱湖區(qū)校級(jí)模擬）如圖所示，甲、乙是兩個(gè)完全相同的燒瓶，燒瓶?jī)?nèi)裝有等質(zhì)量的液體（液體未畫(huà)出），電阻絲R甲、R乙分別浸沒(méi)在兩燒瓶的液體中，溫度計(jì)顯示液體的溫度，下列說(shuō)法正確的是（）A．若要探究電阻大小對(duì)電熱的影響，則應(yīng)在甲瓶裝入水，乙瓶中都裝入煤油，且R甲≠R乙 B．若要探究電阻大小對(duì)電熱的影響，電流產(chǎn)生的熱量可通過(guò)加熱時(shí)間來(lái)反映 C．若要比較水和煤油的比熱容大小，則應(yīng)在甲、乙兩瓶中分別裝入水和煤油，且R甲＝R乙 D．若要比較水和煤油的比熱容大小，液體吸收的熱量可通過(guò)溫度計(jì)示數(shù)的變化比較2．（2023?市南區(qū)二模）甲、乙兩電熱器的電阻之比為4：3，通過(guò)的電流之比為1：2，通電時(shí)間之比為3：2，則產(chǎn)生熱量之比為（）A．2：1 B．2：9 C．9：2 D．1：23．（2023?雁塔區(qū)校級(jí)模擬）如圖所示，電源電壓恒為5V，電壓表的量程為“0～3V“，電流表的量程為“0～0.6A”，滑動(dòng)變阻器的規(guī)格為“20Ω1A”，燈泡標(biāo)有“3V1.8W”字樣。閉合開(kāi)關(guān)，在電路安全的情況下（不考慮燈絲電阻的變化），則下列說(shuō)法中正確的是（）A．滑片向左移動(dòng)時(shí)，電壓表示數(shù)變大 B．滑動(dòng)變阻器的電阻允許調(diào)節(jié)的范圍是0～20Ω C．小燈泡正常發(fā)光2s內(nèi)，變阻器產(chǎn)生的電熱為3.6J D．電壓表示數(shù)的變化范圍是1V～3V4．（2023?江岸區(qū)校級(jí)模擬）如圖所示，在探究電流通過(guò)導(dǎo)體時(shí)產(chǎn)生熱量的多少跟什么因素有關(guān)的實(shí)驗(yàn)裝置中，兩個(gè)透明容器中分別接入了電阻絲R1和R2，且密封著等量的空氣。將導(dǎo)線a和b接入電路進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，下列說(shuō)法正確的是（）A．U形管中液面的變化是由于液體的熱脹冷縮造成的 B．實(shí)驗(yàn)前要保證U形管中液面相平，此時(shí)U形管就是連通器 C．若R1和R2阻值都是5Ω，則R1和R2產(chǎn)生的熱量之比是2：1 D．若R1和R2阻值是10Ω，也可以探究電流通過(guò)導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與電流的關(guān)系5．（2023?徐州模擬）如圖甲所示的電路中，電源電壓保持不變，閉合開(kāi)關(guān)S后，滑片P從b端移動(dòng)到a端的過(guò)程中，電壓表示數(shù)U與電流表示數(shù)I的關(guān)系圖象如圖乙所示，下列判斷正確的是（）A．電源電壓為8V B．R1的阻值為40Ω C．當(dāng)滑片P移至中點(diǎn)時(shí)，電路消耗的總功率為3.6W D．當(dāng)滑片P在b端時(shí)，通電10s后R1上產(chǎn)生的熱量是4J6．（2023?岱岳區(qū)一模）如圖甲，電源電壓保持不變，小燈泡上標(biāo)有“4V”字樣，電流表的量程為0～0.6A，如圖乙是小燈泡的電流隨其電壓變化的圖象?；瑒?dòng)變阻器R1的最大阻值為20Ω，定值電阻R2的阻值為10Ω。當(dāng)閉合S和S2、斷開(kāi)S1、滑片移到中點(diǎn)時(shí)，小燈泡L恰好正常發(fā)光。則下列說(shuō)法正確的是（）①電源電壓為9V②閉合S和S1，斷開(kāi)S2，滑動(dòng)變阻器移動(dòng)到b端時(shí)，1min電流通過(guò)R2產(chǎn)生的熱量為540J③閉合S和S2，斷開(kāi)S1，當(dāng)小燈泡的功率為0.8W時(shí)，滑動(dòng)變阻器消耗的功率為3.6W④閉合S和S2，斷開(kāi)S1，滑片移到中點(diǎn)時(shí)，用一個(gè)“4V0.5W”的燈泡L'替換L，則L'將會(huì)燒毀A．只有①②正確 B．只有①④正確 C．只有②③正確 D．只有①③正確7．（2023?射洪市校級(jí)模擬）如圖所示，電源電壓12V保持不變，小燈泡標(biāo)有“4V1.6W”字樣（燈絲電阻不受溫度影響），滑動(dòng)變阻器標(biāo)有“50Ω1A”字樣，電流表量程為0～0.6A，電壓表量程為0～3V。閉合開(kāi)關(guān)，保證各元件不損壞，下列說(shuō)法正確的是（）①移動(dòng)滑動(dòng)變阻器滑片，小燈泡可能正常發(fā)光②電路中消耗的最大功率為4.8W③滑動(dòng)變阻器兩端電壓變化范圍為9～10V④當(dāng)滑動(dòng)變阻器滑片P置于b端時(shí)，滑動(dòng)變阻器通電1min產(chǎn)生的熱量為120JA．只有③④ B．只有①③ C．只有②④ D．只有①②8．（2023?隴縣三模）一臺(tái)熱水器有高溫、中溫、低溫三擋，內(nèi)部簡(jiǎn)化電路如圖所示，R1和R2均為電熱絲。R1＝88Ω，R2＝22Ω。下列說(shuō)法不正確的是（）A．當(dāng)閉合S1，并將S2撥至位置a時(shí)，熱水器處于高溫?fù)?B．當(dāng)斷開(kāi)S1，并將S2撥至位置b時(shí)，熱水器處于低溫?fù)?C．熱水器處于中溫?fù)醯墓β蕿?00W D．熱水器以低溫?fù)跽９ぷ?0min，電熱絲產(chǎn)生的熱量為2.64×105J9．（2023?淄川區(qū)模擬）如圖甲所示是額定電壓為12V的小燈泡L的I﹣U關(guān)系圖象，L與電阻R接入圖乙所示的電路中。只閉合開(kāi)關(guān)S，電流表的示數(shù)為0.3A，再閉合開(kāi)關(guān)S1，電流表的示數(shù)為0.9A。下列說(shuō)法正確的是（）A．此時(shí)小燈泡的電阻是30Ω B．電路的電源電壓是12V C．整個(gè)電路的消耗的電功率是3.6W D．通電10s電阻R產(chǎn)生的熱量是36J1．（2023?泰安）如圖所示的電路中，電源電壓U恒定，燈泡L上標(biāo)有“2.5V1.25W”字樣（忽略溫度對(duì)燈絲電阻的影響），定值電阻R1阻值為15Ω，滑動(dòng)變阻器R2的規(guī)格為“20Ω1A”，電流表量程為0～0.6A，電壓表量程為0～3V。閉合開(kāi)關(guān)S，斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S1、S2，在確保電路各元件安全的情況下，滑動(dòng)變阻器接入電路的最小阻值為R2′，當(dāng)滑動(dòng)變阻器滑片移至中點(diǎn)時(shí)，電流表示數(shù)為0.3A；閉合開(kāi)關(guān)S、S1、S2，在確保電路各元件安全的情況下，滑動(dòng)變阻器在電路中消耗的最大功率為P，定值電阻R1在10s內(nèi)產(chǎn)生的熱量為Q。下列說(shuō)法中（）①U＝6V②R2′＝4Ω③P＝1.35W④Q＝27JA．只有①④正確 B．只有②③正確 C．只有①③正確 D．只有②③④正確2．（2023?廣安）如圖甲所示，電源電壓保持不變，閉合開(kāi)關(guān)S，滑動(dòng)變阻器的滑片P從a端移至b端的過(guò)程中、R1消耗的電功率P隨R1阻值變化關(guān)系如圖乙所示。下列思路點(diǎn)撥錯(cuò)誤的是（）A．定值電阻R2為10Ω B．電源電壓為12V C．滑片P置于b端時(shí)，閉合開(kāi)關(guān)S，電壓表的示數(shù)為10V D．滑片P置于b端時(shí)，閉合開(kāi)關(guān)S，通電1分鐘R2產(chǎn)生的熱量為24J3．（2023?宿遷）某型號(hào)電飯鍋有“高溫?zé)蟆焙汀氨貭F飯”兩擋，其電路如圖所示。當(dāng)開(kāi)關(guān)S置于1時(shí)，電流表示數(shù)為5A，此時(shí)電飯鍋處于擋，在此擋位下加熱2.2kg的水，使其溫度升高10℃，用時(shí)100s，電飯鍋的加熱效率為；當(dāng)開(kāi)關(guān)S置于2時(shí)，電流表的示數(shù)為0.1A，R的阻值為Ω。若從做飯快的角度考慮，應(yīng)選擇功率更的電飯鍋。[c水＝4.2×103J/（kg?℃）]4．（2023?遼寧）小明為了探究電流產(chǎn)生的熱量與電流大小的關(guān)系，利用阻值相等的電阻絲R1、R2、R3，設(shè)計(jì)了如圖甲所示電路，將電阻絲R3和（填“R1”或“R2”）分別放在如圖乙所示的兩個(gè)相同裝置中，實(shí)驗(yàn)通過(guò)U形管中反映電阻絲產(chǎn)生熱量的多少。通過(guò)實(shí)驗(yàn)思路點(diǎn)撥可知，當(dāng)電阻和通電時(shí)間相同時(shí)，通過(guò)電阻的電流越大，這個(gè)電阻產(chǎn)生的熱量越。5．（2023?遼寧）用如圖所示的裝置可探究電流產(chǎn)生熱量與（填“電流”或“電阻”）的關(guān)系，若通過(guò)R2的電流為1A，通電1min，R2產(chǎn)生的熱量為J。若將R3更換為10Ω的電阻，（填“仍能”或“不能”）完成該實(shí)驗(yàn)探究。6．（2023?營(yíng)口）圖中是探究電流通過(guò)導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與（選填“電流”或“電阻”）關(guān)系的裝置；裝置中的U形管（選填“是”或“不是”）連通器；電流通過(guò)電阻R2與R1產(chǎn)生的熱量之比為。7．（2023?濟(jì)寧）電流做的功跟電壓、電流和通電時(shí)間三個(gè)因素都有關(guān)。小明想通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證電功跟電壓的關(guān)系，選用的器材如圖所示。其中甲、乙兩玻璃瓶?jī)?nèi)裝有初始溫度相同、等質(zhì)量的煤油，兩電阻絲阻值不同（R1＞R2）。（1）將兩根電阻絲串聯(lián)后接入電路中，可控制和相等；（2）通電一段時(shí)間后，通過(guò)觀察