焦耳定律（ 含答案解析 ） 人教版九年級(jí)物理 知識(shí)精細(xì)梳理與培優(yōu)拓展提升

焦耳定律【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1.通過生活實(shí)例，認(rèn)識(shí)電流的熱效應(yīng)；2.舉例說(shuō)出生活中利用電熱的實(shí)例，了解電熱的危害和防止方法；3.通過實(shí)驗(yàn)探究，總結(jié)出焦耳定律，并會(huì)用焦耳定律進(jìn)行計(jì)算；4.理解焦耳定律；5.會(huì)利用焦耳定律解釋一些生活中簡(jiǎn)單現(xiàn)象?！局R(shí)導(dǎo)圖】【基礎(chǔ)知識(shí)】知識(shí)點(diǎn)一、電流的熱效應(yīng)1.電流的熱效應(yīng)由于導(dǎo)體有電阻，所以當(dāng)有電流通過導(dǎo)體時(shí)，導(dǎo)體總會(huì)發(fā)熱，將電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，這種現(xiàn)象叫做電流的熱效應(yīng)。2.探究電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生熱量的多少與哪些因素有關(guān)提出問題電爐絲接入電路時(shí)，電爐絲和導(dǎo)線通過的電流相同，為什么電爐絲熱得發(fā)紅，而導(dǎo)線卻幾乎不發(fā)熱？換句話說(shuō)，電流通過導(dǎo)體時(shí)產(chǎn)生熱量的多少與哪些因素有關(guān)？猜想與假設(shè)根據(jù)生活經(jīng)驗(yàn)可以猜想電流通過導(dǎo)體時(shí)產(chǎn)生的熱量多少可能跟導(dǎo)體的電阻大小、通過導(dǎo)體的電流大小以及通電時(shí)間有關(guān)。設(shè)計(jì)并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)（1）如圖甲所示，兩個(gè)透明容器中密封著等量的空氣，U型管中液面高度的變化反映密閉空氣溫度的變化（轉(zhuǎn)換法：產(chǎn)生的熱量多少，通過U型管液面高度的變化反映出來(lái)）。兩個(gè)密閉容器中都有一段電阻絲，右邊密閉容器中電阻絲較大。將兩容器的電阻絲串聯(lián)起來(lái)接到電源兩端，通電一段時(shí)間后，發(fā)現(xiàn)右邊U型管中的液面高度變化大于左邊的。（2）如圖乙所示，兩個(gè)密閉容器中電阻絲的電阻一樣大，在右邊容器的外部，將另一個(gè)相同的電阻絲和容器內(nèi)的電阻絲并聯(lián)，然后與左邊容器內(nèi)的電阻絲串聯(lián)接入電路，在通電時(shí)間相同的情況下，我們發(fā)現(xiàn)左邊的U型管中的液面高度變化大于右邊的。分析論證（1）如圖甲，兩容器中電阻絲阻值不同，通過它們的電流相同，通電時(shí)間相同（控制不變的量：電流、通電時(shí)間；變化量：電阻），右邊的U型管中的液面高度變化大于左邊的，說(shuō)明右邊容器中電阻絲的熱量多。這表明：在電流相同、通電時(shí)間相同情況下，電阻越大，電阻產(chǎn)生的熱量越多。（2）如圖乙，兩容器中的電阻絲阻值相同，根據(jù)串并聯(lián)電路電流的規(guī)律可知，通過左邊容器的電阻絲大于通過右邊容器中電阻絲的電流，通電時(shí)間相同（控制不變的量：阻值、通電時(shí)間；變化量：電流），左邊U型管中的液面高度變化大于右邊的，說(shuō)明左側(cè)容器中的電阻絲產(chǎn)生的熱量多。（3）由常識(shí)可知，在電阻、電流相同的情況下，通電時(shí)間越長(zhǎng)，電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量越多。實(shí)驗(yàn)結(jié)論電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量跟導(dǎo)體的電阻、通過導(dǎo)體的電流和通電時(shí)間有關(guān)，導(dǎo)體電阻越大、通過導(dǎo)體的電流越大、通電時(shí)間越長(zhǎng)，產(chǎn)生的熱量就越多?！镜淅?】為了探究電流通過導(dǎo)體時(shí)產(chǎn)生熱的多少與哪些因素有關(guān)，設(shè)計(jì)如圖甲的裝置，將兩段阻值不同的電阻絲（R1=5Ω，R2=10Ω）分別密封在兩個(gè)完全相同的容器內(nèi)，密閉容器內(nèi)封閉等量的空氣。（1）從實(shí)驗(yàn)裝置的原理可知，U形管兩管中的液柱高度差是由于U形管中______（選填“氣體”或“液體”）熱脹冷縮導(dǎo)致的。U形管中液柱高度差的大小，反映出電流通過電阻絲時(shí)產(chǎn)生______的多少；（2）圖甲所示是用來(lái)探究電流產(chǎn)生的熱量跟______的關(guān)系；（3）圖乙所示是用來(lái)探究電流產(chǎn)生的熱量跟______的關(guān)系；（4）讓實(shí)驗(yàn)裝置乙冷卻到初始狀態(tài)，把右瓶并聯(lián)的電阻絲都放入瓶?jī)?nèi)，接通電源，此電路工作一段時(shí)間后，______（選填“左瓶”或“右瓶”）內(nèi)電阻絲產(chǎn)生的熱量多。【答案】氣體；熱量；電阻；電流；左瓶?！窘馕觥浚?）[1][2]高度差的形成是由于U形管與密封的容器相連，電流通過電阻時(shí)產(chǎn)生熱量，使得容器及U形管中氣體受熱體積膨脹，差生壓強(qiáng)差，從而產(chǎn)生壓力差，氣體推動(dòng)U形管兩管中的液柱產(chǎn)生高度差，再通過觀察U形管中高度差的變化來(lái)比較電流通過電阻絲產(chǎn)生熱量的多少，采用了轉(zhuǎn)換法。（2）[3]由甲圖可知，左、右兩個(gè)容器中的電阻絲串聯(lián)，通過的電流相同，通電時(shí)間相同，而電阻絲的阻值不同，因此是探究電流產(chǎn)生的熱量跟電阻的關(guān)系。（3）[4]由圖乙可知，右邊的容器中的電阻與容器外的電阻并聯(lián)，再與左邊容器中的電阻串聯(lián)，因此通過左邊容器電阻的電流與通過右邊容器電阻的電流不同，而電阻和通電時(shí)間相同，因此是探究電流產(chǎn)生的熱量跟電流的關(guān)系。（4）[5]把圖乙右邊的兩根電阻絲并聯(lián)后，根據(jù)并聯(lián)電路電阻特點(diǎn)，其總阻值為則相當(dāng)于把2.5Ω的阻值放進(jìn)右側(cè)瓶中，即左、右兩瓶中的電阻串聯(lián)，通過的電流相同，通電時(shí)間相同，而電阻不同，因此是探究電流產(chǎn)生的熱量跟電阻的關(guān)系；左側(cè)瓶中的電阻阻值更大，根據(jù)可知，一段時(shí)間后左瓶中電阻絲產(chǎn)生的熱量多。培優(yōu)拓展：電流的三種效應(yīng)（1）電流的熱效應(yīng)：電流通過導(dǎo)體時(shí)，電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。電熱器就是根據(jù)這一原理（電流的熱效應(yīng)）工作的。（2）電流的磁效應(yīng)：任何通電導(dǎo)體，都可以在其周圍產(chǎn)生磁場(chǎng)的現(xiàn)象，稱為電流的磁效應(yīng)。變壓器、電磁鐵等都是利用電流磁效應(yīng)工作的。電流的磁效應(yīng)會(huì)在下面章節(jié)講到。（3）電流的化學(xué)效應(yīng)：當(dāng)電流通過某種物質(zhì)時(shí)，這種物質(zhì)便會(huì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，這種現(xiàn)象稱為電流的化學(xué)效應(yīng)。電解、電鍍等都是利于電流的化學(xué)效應(yīng)來(lái)工作的。知識(shí)點(diǎn)二、焦耳定律1.焦耳定律英國(guó)物理學(xué)家焦耳做了大量實(shí)驗(yàn)，于1840年最先精確地確定了電流產(chǎn)生的熱量跟電流、電阻和通電時(shí)間的關(guān)系，從而得到了焦耳定律。內(nèi)容電流通過導(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，跟它的時(shí)間成正比。計(jì)算公式Q=I2Rt（普遍適用）單位公式中，Q—表示熱量，單位是J；I—表示電流，單位是A；R—表示電阻，單位Ω；t—表示它的時(shí)間，單位s。2.焦耳定律公式的理論推導(dǎo)焦耳定律可通過理論推導(dǎo)得出。假設(shè)當(dāng)電流通過導(dǎo)體時(shí)，電能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，則有電流產(chǎn)生的熱量（Q）=電流做的功（W），結(jié)合歐姆定律可得：Q=W=UIt=IR·It=I2Rt?？梢?，當(dāng)消耗的電能全部用來(lái)產(chǎn)生熱量時(shí)，根據(jù)電功公式和歐姆定律推導(dǎo)出來(lái)的電流發(fā)熱規(guī)律與焦耳定律實(shí)驗(yàn)得出的焦耳定律是一致的。3.理解和應(yīng)用焦耳定律時(shí)應(yīng)注意的幾個(gè)問題（1）焦耳定律Q=I2Rt是由實(shí)驗(yàn)總結(jié)出來(lái)的，只要有電流通過導(dǎo)體，就可以用它來(lái)計(jì)算導(dǎo)體所產(chǎn)生的熱量。（2）公式中各物理量都是對(duì)同一導(dǎo)體或同一段電路而言的。（3）運(yùn)用公式時(shí)，各物理量要轉(zhuǎn)換成國(guó)際單位中的單位后再代入公式進(jìn)行計(jì)算。培優(yōu)拓展：純電阻串、并聯(lián)電路中電熱與電阻的關(guān)系（1）在串聯(lián)電路中，根據(jù)Q=I2Rt可知，電熱與電阻成正比，即。（2）在并聯(lián)電路中，根據(jù)可知，電熱與電阻成反比，即。【典例2】如圖所示的電路中，電阻R1的阻值為4Ω，當(dāng)開關(guān)閉合后，電壓表V1的示數(shù)為2V，V2的示數(shù)為1V，電源兩端的電壓為

V，通過電阻R1的電流為

A，電阻R2的阻值為

Ω，電阻R2在1min內(nèi)產(chǎn)生的熱量是

J?！敬鸢浮?；0.5；2；30?！窘馕觥坑呻娐穲D可知，兩電阻串聯(lián)，電壓表V1測(cè)R1兩端的電壓，電壓表V2測(cè)R2兩端的電壓。（1）因串聯(lián)電路中總電壓等于各分電壓之和，所以，電源的電壓為：U＝U1+U2＝2V+1V＝3V；（2）通過R1的電流：I1＝＝＝0.5A；因串聯(lián)電路中各處的電流相等，則I2＝I1＝0.5A；根據(jù)I＝可得電阻R2的阻值：R2＝＝＝2Ω。（3）R2在1min內(nèi)產(chǎn)生的熱量Q2＝I22R2t＝（0.5A）2×2Ω×60s＝30J。特別提醒：電功和電熱的包含關(guān)系電功時(shí)電流通過用電器做的功，W=UIt；電熱是電流通過導(dǎo)體時(shí)產(chǎn)生的熱量，Q=I2Rt。在純電阻電路和非純電阻電路中，電功和電熱的關(guān)系見下圖：歸納總結(jié)：電功電功率焦耳定律適用范圍基本公式W=UIt普遍適用導(dǎo)出公式適用于純電阻電路【典例3】將規(guī)格都是“220V180W”的一臺(tái)電冰箱、一臺(tái)電腦和一床電熱毯，分別接入同一家庭電路中，若通電時(shí)間相同，則下列說(shuō)法正確的是（）。A．電冰箱產(chǎn)生的熱量最多B．電腦產(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【答案】C?！窘馕觥俊呓釉诩彝ル娐分?，U=220V，∴三種用電器的實(shí)際功率：；又∵，用電器工作時(shí)間t相等，∴三種用電器消耗的電能相同；∵電冰箱與電風(fēng)扇工作時(shí)，主要把電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，產(chǎn)生的熱量很小，電熱毯工作時(shí)電熱絲產(chǎn)生熱量，把電能全部轉(zhuǎn)化為熱量；∴產(chǎn)生熱量最多的是電熱毯。故選C。知識(shí)點(diǎn)三、電熱的利用與防止1.電熱的利用電熱器是利用電流的熱效應(yīng)來(lái)工作的設(shè)備。電熱器的主要工作部分是發(fā)熱體，發(fā)熱體是由電阻大、熔點(diǎn)高的金屬導(dǎo)體制作的。如圖所示的電熱器，都是將電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能來(lái)工作的。電熱毯電飯鍋電烙鐵電熨斗培優(yōu)拓展：為什么白熾燈是純電阻器件而節(jié)能燈不是白熾燈需要先將燈絲通電加熱到白熾狀態(tài)后再發(fā)光，即電能先轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，再轉(zhuǎn)化為光能；節(jié)能燈是將電能直接轉(zhuǎn)化為光能，在轉(zhuǎn)化過程中有少量電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，因此節(jié)能燈屬于非純電阻器件。這也是在相同照明亮度下白熾燈遠(yuǎn)比節(jié)能燈耗電的原因。2.電熱的防止在很多情況下，我們并不希望用電器的溫度過高。像電視機(jī)、計(jì)算機(jī)、電動(dòng)機(jī)等用電器在工作時(shí)，將電能轉(zhuǎn)化其他形式能的過程中，總有一部分電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，過多的電熱如果不能及時(shí)散發(fā)，會(huì)產(chǎn)生安全隱患。因此，許多用電器采用散熱孔、散熱片或在發(fā)熱體安裝風(fēng)扇等方式進(jìn)行散熱，如圖所示。散熱風(fēng)扇散熱孔散熱片【典例4】下列用電器主要利用電流熱效應(yīng)工作的是（）。A．電飯煲

B．電視機(jī)

C．洗衣機(jī)

D．油煙機(jī)【答案】A?！窘馕觥緼、電飯煲工作時(shí)，將電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，加熱食物，是利用電流的熱效應(yīng)工作的，故A符合題意；B、電視機(jī)工作時(shí)，主要是把電能轉(zhuǎn)化為聲能和光能，不是利用電流的熱效應(yīng)工作的，故B不符合題意；CD、洗衣機(jī)和油煙機(jī)工作時(shí)，主要是把電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，不是利用電流的熱效應(yīng)工作的，故CD不符合題意?！痉椒◣汀款}型一：探究電流產(chǎn)生的熱量與哪些因素有關(guān)對(duì)于該實(shí)驗(yàn)，需要重點(diǎn)掌握兩種物理實(shí)驗(yàn)方法的應(yīng)用：（1）控制變量法：①探究電流產(chǎn)生的熱量跟電流的關(guān)系時(shí)，控制電阻和通電時(shí)間相同；②探究電流產(chǎn)生的熱量跟電阻關(guān)系時(shí)，控制通電時(shí)間和電流相同。（2）轉(zhuǎn)化法：電阻絲放出熱量的多少，轉(zhuǎn)化為容器內(nèi)氣體溫度的變化，轉(zhuǎn)化為U型管中液面的高度的變化?！镜淅啃∶魍瑢W(xué)在探究“電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生熱的多少與什么因素有關(guān)”時(shí)采用了如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置．請(qǐng)仔細(xì)觀察甲、乙兩圖。（1）實(shí)驗(yàn)中通過觀察兩個(gè)U形管中__________的變化來(lái)比較電流通過電阻絲產(chǎn)生的熱量的多少。（2）你認(rèn)為甲圖所示的裝置是用來(lái)研究電流通過電阻絲產(chǎn)生的熱量與_______的關(guān)系。（3）由乙圖所示的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象可以得到的結(jié)論是在_____、_____相同的情況下，通過電阻的________越大，電阻產(chǎn)生的熱量越多。（4）該實(shí)驗(yàn)采取的探究方法是_______________法。（5）在家用電熱水壺?zé)粔亻_水時(shí),若通電時(shí)間不夠長(zhǎng),水就不能燒開,是因?yàn)殡娏魍ㄟ^導(dǎo)體產(chǎn)生熱量多少與_______有關(guān)。【答案】液面高度；電阻；電阻；通電時(shí)間；電流；控制變量；通電時(shí)間?！窘馕觥?1)電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生熱量的多少不能直接觀察，但液體溫度的變化可以通過液面高度差的變化來(lái)反映，這種研究方法叫轉(zhuǎn)換法；(2)如圖甲，兩個(gè)電阻串聯(lián)在電路中，電流相同，通電時(shí)間相同，電阻不同，運(yùn)用控制變量法，探究電流產(chǎn)生熱量跟電阻的關(guān)系；(3)在乙電路其中一個(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)，再接入原電路，可以探究電流產(chǎn)生的熱量與電流大小的關(guān)系，得到的結(jié)論是：在通電時(shí)間、電流相同的情況下，通過電阻的電流越大，電阻產(chǎn)生的熱量越多；(4)該實(shí)驗(yàn)采取的探究方法是控制變量法；(5)在家用電熱水壺?zé)粔亻_水時(shí),若通電時(shí)間不夠長(zhǎng),水就不能燒開,是因?yàn)殡娏魍ㄟ^導(dǎo)體產(chǎn)生熱量多少與通電時(shí)間有關(guān)。題型二：簡(jiǎn)單電路中電功、電熱的計(jì)算【典例】某家用電熱壺有“加熱”和“保溫”兩個(gè)檔位，其簡(jiǎn)化電路如圖所示，R1、R2是電熱絲，R1=1050，R2=50。開關(guān)S接“1”時(shí)，電熱壺為______檔位。開關(guān)S接“2”時(shí)，通電5min，電流通過R2產(chǎn)生的熱量為______J?！敬鸢浮考訜幔?00?！窘馕觥縖1]開關(guān)接“1”時(shí)，電路中只有R2，電阻小，功率大，電熱壺為加熱檔位。[2]開關(guān)S接“2”時(shí)，R2、R1串聯(lián)，此時(shí)電路中的電流電流通過R2產(chǎn)生的熱量。題型三：含電動(dòng)機(jī)電路中電功、電熱的計(jì)算（1）在非純電阻電路中，電能大部分對(duì)外做功，少量轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。其能量轉(zhuǎn)化關(guān)系為：W=W對(duì)外+Q。（2）在非純電阻電路中，計(jì)算電功時(shí)只能用W=UIt，計(jì)算電熱時(shí)只能用Q=I2Rt。【典例】電動(dòng)機(jī)是一種使用廣泛的動(dòng)力機(jī)械，從能量轉(zhuǎn)化的角度看．它主要是把電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，還有一部分能量在線圈中以熱量的形式散失掉．現(xiàn)有一臺(tái)電動(dòng)機(jī)，當(dāng)電動(dòng)機(jī)兩端加220V電壓時(shí)，通過電動(dòng)機(jī)線圈的電流為50A。若已知該電動(dòng)機(jī)線圈的電阻是0.4Ω，問：（1）每分鐘該電動(dòng)機(jī)消耗的電能是多少？（2）線圈每分鐘產(chǎn)生的熱量是多少？（3）該電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的效率是多少？【解析】（1）每分鐘該電動(dòng)機(jī)消耗的電能：W總=UIt=220V×50A×60s=6.6×105J；（2）線圈每分鐘產(chǎn)生的熱量：Q=I2Rt=（50A）2×0.4Ω×60s=6×104J；（3）每分鐘該電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)電能轉(zhuǎn)化為的機(jī)械能：W=W總﹣Q=6.6×105J﹣6×104J=6×105J，該電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的效率：η=×100%=×100%≈90.9%。答：（1）每分鐘該電動(dòng)機(jī)消耗的電能是6.6×105J；（2）線圈每分鐘產(chǎn)生的熱量是6×104J；（3）該電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的效率是90.9%。題型四：多擋電路中電熱的計(jì)算解答多擋電路類試題時(shí)，要注意以下幾點(diǎn)：（1）多擋電路問題的實(shí)質(zhì)，就是求解多擋電路的實(shí)際功率；（2）電壓一定時(shí)，根據(jù)可知，當(dāng)總電阻最小時(shí)，實(shí)際功率最大，發(fā)熱最快，是高溫?fù)?；?dāng)總電阻最大時(shí)，實(shí)際功率最小，發(fā)熱最慢，是低溫?fù)?。【典例】某款迷你電飯煲有加熱和保溫兩檔．其電路如圖所示，已知R1=88Ω，R2=2112Ω。開關(guān)S置于（選填“1”或“2”）時(shí)是保溫?fù)酰?0min產(chǎn)生的熱量是J。【答案】2；13200?！窘馕觥扛鶕?jù)公式P=判定保溫檔時(shí)開關(guān)的位置；根據(jù)Q=W=t求出產(chǎn)生的熱量。開關(guān)接1時(shí)，電阻R2被短路，電路中只有R1=88Ω；開關(guān)接2時(shí)，電阻R2和R1；串聯(lián)接入電路中，電路的總電阻為R=R1+R2=88Ω+2112Ω=2200Ω；在電壓不變的情況下，根據(jù)公式P=可知，開關(guān)接2時(shí)功率小，為保溫檔；保溫10min產(chǎn)生的熱量為：Q=W=t=×600s=13200J。題型五：電熱的利用與防止【角度1】電熱的利用解題通法判斷常見用電器是不是利用電流熱效應(yīng)工作的，主要看用電器工作時(shí)能量轉(zhuǎn)化的情況。如果驗(yàn)電器工作時(shí)電能主要轉(zhuǎn)化成內(nèi)能之外的其他形式的能量，即消耗的電能只有一少部分轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，則這些用電器都不是利用電流熱效應(yīng)工作的?！镜淅咳鐖D所示的家用電器中，利用電流熱效應(yīng)工作的是（）。A．筆記本電腦；B．電冰箱；C．電熨斗；D．洗衣機(jī)【答案】C。【解析】A．筆記本電腦工作時(shí)主要是把電能轉(zhuǎn)化為聲能和光能，故A不符合題意；B．電冰箱工作時(shí)主要是把電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，故B不符合題意；C．電熨斗工作時(shí)主要是把電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，利用的是電流熱效應(yīng)進(jìn)行工作的，故C符合題意；D．洗衣機(jī)工作時(shí)主要是把電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，故D不符合題意。故選C。【角度2】電熱的防止（1）一般來(lái)說(shuō)，如果對(duì)電氣設(shè)備采取的措施是用來(lái)散熱的，則該措施就是用于防止電熱造成的危害。（2）平時(shí)多收集并記憶常見的防止電熱帶來(lái)危害的事例，也有助于解題?！镜淅侩姞t中的電阻絲通電一段時(shí)間后變得很燙，而連接的導(dǎo)線卻不怎么熱，主要是（）。A．通過導(dǎo)線的電流小于通過電阻絲的電流；B．導(dǎo)線的絕熱皮隔熱；C．導(dǎo)線的電阻遠(yuǎn)小于電阻絲的電阻；D．導(dǎo)線散熱比電阻絲快【答案】C?！窘馕觥侩姞t絲跟銅導(dǎo)線串聯(lián)，通過它們的電流I和通電時(shí)間t相等，故A錯(cuò)誤；因?yàn)镼=I2Rt，R電爐絲＞R導(dǎo)線，所以產(chǎn)生的熱量：Q電爐絲＞Q導(dǎo)線，即相同時(shí)間內(nèi)導(dǎo)線產(chǎn)生的熱量小于電爐絲產(chǎn)生的熱量，而與散熱快慢、隔熱效果無(wú)關(guān)，故C正確，BD錯(cuò)。故選C。題型六：利用焦耳定律解釋生活中的現(xiàn)象利用焦耳定律解釋生活中的現(xiàn)象時(shí)，注意從焦耳定律公式Q=I2Rt出發(fā)，從影響電熱的三個(gè)因素（電流、電阻、通電時(shí)間）入手逐一進(jìn)行分析?！镜淅侩姞t絲與導(dǎo)線串聯(lián)接到電路里，通電后電爐絲熱得發(fā)紅，而與之相連的導(dǎo)線卻不怎么熱，由焦耳定律可知，造成上述現(xiàn)象的主要原因是（）。A．通過電爐絲的電流比導(dǎo)線的電流小得多；B．通過電爐絲的電流比導(dǎo)線的電流大得多；C．電爐絲的電阻比導(dǎo)線的電阻小得多；D．電爐絲的電阻比導(dǎo)線的電阻大得多【答案】D。【解析】電爐在使用時(shí)，電爐絲和導(dǎo)線串聯(lián)，在串聯(lián)電路中，電路處處相等，即：I電爐絲=I導(dǎo)線，通電時(shí)間t相同，根據(jù)：Q=I2Rt，因?yàn)镽電爐絲＞R導(dǎo)線，所以電流產(chǎn)生的熱量：Q電爐絲＞Q導(dǎo)線，從而出現(xiàn)電爐絲熱得發(fā)紅，而與電爐絲相連的導(dǎo)線卻不怎么發(fā)熱的現(xiàn)象；故選D。【中考幫】考點(diǎn)一：電熱的利用與防止【典例】（2021·北京中考真題）下列四種用電器中。利用電流熱效應(yīng)工作的是（）。A．電冰箱 B．電視機(jī) C．電腦 D．電熱水壺【答案】D?！窘馕觥緼．電冰箱是將電能轉(zhuǎn)化為電動(dòng)機(jī)的機(jī)械能，通過做功發(fā)生物態(tài)變化工作的，不是利用電流的熱效應(yīng)來(lái)工作的，故A不符合題意；B．電視機(jī)將電能轉(zhuǎn)化為聲音與圖像，不是利用電流的熱效應(yīng)來(lái)工作的，故B不符合題意；C．電將電能轉(zhuǎn)化為聲音與圖像，不是利用電流的熱效應(yīng)來(lái)工作的，故C不符合題意；D．電水壺工作時(shí)將電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，利用電流的熱效應(yīng)工作的;故D符合題意。故選D。該題要求同學(xué)們知道電流的熱效應(yīng)，能從能量轉(zhuǎn)化的角度認(rèn)識(shí)實(shí)際生活中用電器的工作情況，知道電熱的利用與防止。這是物理核心素養(yǎng)中物理觀念的能量觀的體現(xiàn)?？键c(diǎn)二：探究影響電流熱效應(yīng)的因素【典例】（2022·無(wú)錫）用如圖所示的裝置探究影響電流熱效應(yīng)的因素，三個(gè)相同的錐形瓶?jī)?nèi)均裝有質(zhì)量相等的煤油，電阻絲R1、R2、R3浸沒在煤油中，其中R1=R3=6Ω、R2=3Ω。閉合開關(guān)前，記錄下煤油的初溫度t0；接通電源，同時(shí)閉合開關(guān)S1、S2，記錄下電流I，通電相同時(shí)間，記錄下煤油的末溫度，結(jié)果如表所示，則R1、R2所在錐形瓶中的煤油升溫所吸收的熱量之比為_________比較①③可知，導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與____________有關(guān)；比較____________（選填序號(hào)）可知，導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與電阻有關(guān)，若要探究導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與通電時(shí)間的關(guān)系，應(yīng)進(jìn)行的探究是：____________。序號(hào)電阻電流I/A初溫度t0/℃末溫度/℃①R11.02030②R21.02024③R31.52044【答案】①5:2；②電流；③①②；④只閉合開關(guān)S2，改變通電時(shí)間，觀察溫度計(jì)示數(shù)的變化量。【解析】[1]因?yàn)槿齻€(gè)相同的錐形瓶?jī)?nèi)均裝有質(zhì)量相等的煤油，根據(jù)可得，吸收的熱量與溫度變化量成正比，R1所在錐形瓶?jī)?nèi)的液體溫度升高30℃-20℃=10℃R2所在錐形瓶?jī)?nèi)的液體溫度升高24℃-20℃=4℃故吸收熱量之比為5:2；[2]由題可知，R1=R3=6Ω，兩個(gè)電阻阻值相同，由表格數(shù)據(jù)可知，③的電流大于①的電流，而升高的溫度是③多一些，根據(jù)控制變量法，所以能夠得出導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與電流有關(guān)。[3]根據(jù)題目可知R1=6Ω、R2=3Ω，電阻不同，且①②電流相同，①升高的溫度比②高，能夠得出導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與電阻有關(guān)。[4]只閉合開關(guān)S2，改變通電時(shí)間，觀察溫度計(jì)示數(shù)的變化量就能夠探究導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與通電時(shí)間的關(guān)系。該題要求同學(xué)們能根據(jù)已有的實(shí)驗(yàn)方案，分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、陳述科學(xué)探究過程和結(jié)果。這是物理核心素養(yǎng)中科學(xué)探究和科學(xué)思維的體現(xiàn)?？键c(diǎn)三：焦耳定律【典例】（2022·深圳）（雙選）某愛心團(tuán)隊(duì)去養(yǎng)老院送電暖氣，電暖氣有低、中、高三擋，已知R1=55?，R2=44?，以下說(shuō)法正確的是（）。A.使用“低溫檔”只需要閉合S2；B.使用“高溫檔”要閉合S1、S2；C.閉合S1、S2時(shí)，通過R1、R2的電流之比為5:4；D.中溫檔正常工作1分鐘，產(chǎn)生的熱量為6.6×104J【答案】BD?！窘馕觥緼B．根據(jù)可知，當(dāng)電壓一定時(shí)，R越大，P越小，為低溫?fù)酰琑越小，P越大，為高溫?fù)酢Ｓ呻娐穲D可知，S1、S2同時(shí)閉合時(shí)，R1、R2并聯(lián)，電阻最小，功率最大，為高溫?fù)?；由于R1>R2，所以只閉合S1時(shí)，電阻最大，功率最小，為低溫?fù)?；只閉合S2時(shí)，為中溫?fù)?。故A錯(cuò)誤，B正確；C．當(dāng)S1、S2都閉合時(shí)，R1與R2并聯(lián)，由并聯(lián)分流可知通過R1、R2的電流之比為故C錯(cuò)誤；D．中溫?fù)跽９ぷ?，R2接入電路，1分鐘產(chǎn)生的熱量為故D正確。故選BD。該題要求同學(xué)們能認(rèn)識(shí)到電能是一種能量，可以計(jì)量，可以轉(zhuǎn)化為其他形式的能量，人們利用能量的過程實(shí)際上就是能量的轉(zhuǎn)化過程。這是物理核心素養(yǎng)中物理觀念的能量觀的體現(xiàn)?！咀鳂I(yè)幫】一、基礎(chǔ)練（知識(shí)鞏固）1.下列家用電器，利用電流的熱效應(yīng)工作的是（）。A．洗衣機(jī) B．電視機(jī) C．電冰箱 D．電飯煲【答案】D?！窘馕觥緼BC．洗衣機(jī)、電冰箱主要是把電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。電視機(jī)在工作時(shí)，主要將電能轉(zhuǎn)化為聲能和光能，故ABC不符合題意；D．電飯煲工作時(shí)把電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，利用電流的熱效應(yīng)來(lái)工作的，故D正確。故選D。2.電爐絲通電一段時(shí)間后熱得發(fā)紅，而連接電爐絲的導(dǎo)線卻不怎么熱，這主要是因?yàn)椋ǎ．導(dǎo)線的絕緣皮隔熱；B．導(dǎo)線的電阻遠(yuǎn)小于電爐絲的電阻；C．導(dǎo)線散熱比電爐絲快；D．通過導(dǎo)線的電流小于通過電爐絲的電流【答案】B?！窘馕觥扛鶕?jù)題意可知，電爐絲與導(dǎo)線串聯(lián)，通過它們的電流I和通電時(shí)間t相等，因?yàn)镼=I2Rt，R電爐絲＞R導(dǎo)線，所以Q電爐絲＞Q導(dǎo)線，即電阻越大，相同時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的熱量越多；而與散熱快慢、隔熱效果無(wú)關(guān)。故B正確。故選B。3.小明在探究某個(gè)科學(xué)問題時(shí)，把阻值恒定為R1、R2（R1=R2）的兩段電熱絲分別放在兩個(gè)完全相同的燒瓶中，燒瓶中分別盛有質(zhì)量和初溫均相同的兩種不同液體，并連接成如圖所示的實(shí)驗(yàn)電路，實(shí)驗(yàn)中所用溫度計(jì)完全相同。則下列說(shuō)法正確的是（）。A．該裝置可用來(lái)探究物質(zhì)的吸熱能力跟物體的種類是否有關(guān)；B．該裝置可用來(lái)探究物質(zhì)的吸熱能力跟物體的質(zhì)量是否有關(guān)；C．該裝置可用來(lái)探究電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生熱量跟導(dǎo)體的電阻是否有關(guān)；D．該裝置可用來(lái)探究電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生熱量跟導(dǎo)體中的電流是否有關(guān)【答案】A?！窘馕觥緼．根據(jù)題意，兩個(gè)電阻串聯(lián)，通過兩電阻的電流、通電時(shí)間、電阻都相同，兩個(gè)燒瓶中的液體的種類是不同的，可以根據(jù)溫度計(jì)升高的示數(shù)來(lái)物質(zhì)的吸熱能力，故A正確；B．探究物質(zhì)的吸熱能力跟物體的質(zhì)量是否有關(guān)時(shí)，應(yīng)控制液體的種類相同，故無(wú)法完成實(shí)驗(yàn)，故B錯(cuò)誤；CD．通過兩電阻的電流、通電時(shí)間、電阻都相同，故無(wú)法探究導(dǎo)體產(chǎn)生熱量跟導(dǎo)體的電阻、電流的關(guān)系，故CD錯(cuò)誤。故選A。4.如圖所示，電阻為R的某型號(hào)風(fēng)扇，連接在電壓為U的電路上，若通過的電流為I，工作時(shí)間為t。則計(jì)算電流通過電風(fēng)扇產(chǎn)生的熱量，下面公式選用正確的是（）。A．UIt B．t C．I2Rt D．都可以【答案】C?！窘馕觥侩姽Φ挠?jì)算公式：W=UIt是用來(lái)計(jì)算用電器消耗電能的，焦耳定律公式：Q=I2Rt是用來(lái)計(jì)算電流產(chǎn)生熱量的；用電器如果將電能只轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，則是通用的，而電動(dòng)機(jī)是非純電阻電路，工作時(shí)將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能和內(nèi)能，計(jì)算產(chǎn)生熱量只能用Q=I2Rt來(lái)計(jì)算。綜上所述，故ABD錯(cuò)誤，C正確。故選C。5.電爐中的電阻絲通電一段時(shí)間后變得很燙，而連接的導(dǎo)線卻不怎么熱，主要是（）。A．通過導(dǎo)線的電流小于通過電阻絲的電流；B．導(dǎo)線的絕熱皮隔熱；C．導(dǎo)線的電阻遠(yuǎn)小于電阻絲的電阻；D．導(dǎo)線散熱比電阻絲快【答案】C。【解析】A．電爐絲跟銅導(dǎo)線串聯(lián)，通過它們的電流I和通電時(shí)間t相等，故A錯(cuò)誤，A不符合題意；BCD．因?yàn)?，且，所以產(chǎn)生的熱量：，即相同時(shí)間內(nèi)導(dǎo)線產(chǎn)生的熱量小于電爐絲產(chǎn)生的熱量，而與散熱快慢、隔熱效果無(wú)關(guān)，故C符合題意，BD不符合題意。故選C。6.如圖所示是探究電流通過導(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，兩個(gè)相同透明容器中密封著等質(zhì)量的空氣，下列說(shuō)法正確的是（）。A．此實(shí)驗(yàn)裝置可以探究電流產(chǎn)生的熱量與電流大小的關(guān)系；B．此實(shí)驗(yàn)裝置無(wú)法探究電流產(chǎn)生的熱量與通電時(shí)間的關(guān)系；C．通電一段時(shí)間后，右側(cè)U形管中液面的高度差比左側(cè)的大；D．此裝置利用U形管中液體的熱脹冷縮來(lái)反映電阻絲放出熱量的多少【答案】C?！窘馕觥緼．根據(jù)焦耳定律可知，要探究電流產(chǎn)生的熱量與電流大小的關(guān)系，要控制電阻大小和通電時(shí)間兩個(gè)物理量不變，由圖可知兩個(gè)串聯(lián)的電阻大小不一樣，故不能用來(lái)探究電流產(chǎn)生的熱量與電流大小的關(guān)系，故A錯(cuò)誤。B．此實(shí)驗(yàn)裝置要想探究電流產(chǎn)生的熱量與通電時(shí)間的關(guān)系，由可知，可以用容器中的任一電阻為研究對(duì)象，控制電阻和電流大小不變，改變通電時(shí)間的長(zhǎng)短，觀察U形管中液面的高度差的變化，既可以得出探究電流產(chǎn)生的熱量與通電時(shí)間的關(guān)系，故B錯(cuò)誤。C．由可知，通電一段時(shí)間后，即加熱時(shí)間相同，左右兩側(cè)的電阻為串聯(lián)，通過兩電阻的電流也相等，由于右側(cè)電阻大于左側(cè)的電阻，所以右側(cè)產(chǎn)生的熱量多于左側(cè)，右側(cè)氣體膨脹后的體積比左側(cè)氣體膨脹后的體積大，故右側(cè)U形管中液面的高度差比左側(cè)的大，故C正確。D．由題可知，由于兩個(gè)相同透明容器中密封著等質(zhì)量的空氣，此裝置利用透明容器中氣體的熱脹冷縮來(lái)反映電阻絲放出熱量的多少，故D錯(cuò)誤。故選C。7.如圖所示，電爐絲與兩根導(dǎo)線串聯(lián)連接到家庭電路中，電爐子通電電爐絲很快就熱得發(fā)紅，而導(dǎo)線卻幾乎不熱。你能根據(jù)這個(gè)現(xiàn)象可以提出的最有探究?jī)r(jià)值且易于探究的科學(xué)問題是（）。A．電流通過電爐絲產(chǎn)生的熱量跟哪些因素有關(guān)？B．電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量跟電流大小有什么關(guān)系？C．電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量跟導(dǎo)體電阻有什么關(guān)系？D．電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量跟哪些因素有關(guān)？【答案】C?！窘馕觥客娨欢螘r(shí)間后，電爐絲很熱，而連接電爐絲的導(dǎo)線卻不熱，說(shuō)明電爐絲產(chǎn)生的熱量較多，已知電爐絲與導(dǎo)線是串聯(lián)的，通過的電流和通電時(shí)間都相同，只有電阻不同，所以最有價(jià)值且易于探究的科學(xué)問題是:“電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量跟導(dǎo)體電阻有什么關(guān)系?”，故ABD不符合題意，C符合題意。故選C。8.小軍同學(xué)根據(jù)他在電學(xué)實(shí)驗(yàn)課上獲得的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，畫出如圖所示的圖像。其中圖線①表示電阻R1，圖線②表示電阻R2。根據(jù)圖像信息可判斷（）。A．當(dāng)R1和R2串聯(lián)時(shí)，兩個(gè)電阻的阻值不可能相等；B．當(dāng)R1兩端電壓為9V時(shí)，通過它的電流為0.9A；C．當(dāng)通過R1電流為0.5A時(shí)，1min內(nèi)電阻R1產(chǎn)生的熱量為150J；D．當(dāng)R1和R2串聯(lián)，R2的功率為0.2W時(shí)，R1的功率為1.6W【答案】BC。【解析】A．R1和R2串聯(lián)時(shí)，串聯(lián)電路電流處處相等，由圖知兩圖線的交點(diǎn)處的電流和電壓值都相等，根據(jù)公式可知，此時(shí)兩個(gè)電阻的阻值相等，故A錯(cuò)誤；B．由圖像可知，當(dāng)R1兩端的電壓為8V時(shí)，通過的電流為0.8A，由歐姆定律可得，此時(shí)電阻R1的阻值由于R1的I-U圖像為一條傾斜的直線，所以可知R1為定值電阻，則當(dāng)R1兩端的電壓為9V時(shí)，通過它的電流故B正確；C．由圖知，當(dāng)通過R1的電流為0.5A時(shí)，其兩端的電壓為5V，1min內(nèi)電阻R1產(chǎn)生的熱量Q1=W1=U1″I1″t=5×0.5A×60s=150J故C正確；D．當(dāng)R1和R2串聯(lián)，串聯(lián)電路電流處處相等，當(dāng)R2的功率為0.2W時(shí)，對(duì)應(yīng)電流是0.2A，電壓是1V，此時(shí)通過R1的電流同為0.2A，由圖可知其兩端的電壓為2V，根據(jù)P=UI可知R2的功率P=UI=2V×0.2A=0.4W故D錯(cuò)誤。故選BC。9.嚴(yán)寒冬季，我國(guó)北方哨兵腳上穿有電熱靴。一只靴內(nèi)加熱電路如圖所示，電源電壓恒定，S2為三擋旋鈕開關(guān)（金屬片M可分別撥至a、b、c處），電阻絲R1、R2規(guī)格相同且阻值不變，b為電阻絲R1的中點(diǎn)。這只電熱靴的低溫?fù)鯙?2W，則（）。A．開關(guān)S2接a時(shí)電熱靴功率最大；B．該電熱靴利用了電流的熱效應(yīng)；C．該電熱靴的安全電壓應(yīng)為220V；D．中溫?fù)鹾腕{溫?fù)醯墓β史謩e為16W和24W【答案】BD?！窘馕觥緼．兩電阻絲規(guī)格相同，設(shè)R1與R2的阻值都為R；由可知，在U一定時(shí)，R越小，電功率越大，R越大，電功率越??；由圖示電路圖可知，S2接a時(shí)兩電阻絲串聯(lián)，總電阻最大，電功率最小，電熱靴處于低溫檔；當(dāng)S2接b時(shí)，電阻絲R2與R1的右半部分接入電路，電熱靴處于中溫?fù)?；?dāng)S2接c時(shí)，只有電阻絲R2接入電路，電路電阻最小，電路電功率最大，電熱靴處于高溫?fù)?，故A不符合題意；B．電熱靴工作時(shí)，將電能轉(zhuǎn)化成內(nèi)能，利用了電流的熱效應(yīng)，故B符合題意；C．因?yàn)榧彝ル娐冯妷簽?20V，對(duì)人體的安全電壓是不高于36V，所以該電熱靴的電源電壓大約只有幾伏，故C不符合題意；D．由上面分析可知，這只電熱靴的低溫?fù)醯墓β蕿閯t電熱靴的高溫?fù)醯墓β蕿殡姛嵫サ闹袦負(fù)醯墓β蕿楣蔇符合題意。故選BD。10.在超導(dǎo)狀態(tài)下，導(dǎo)體的電阻R=_____Ω；如果利用超導(dǎo)輸電線進(jìn)行遠(yuǎn)距離輸電，導(dǎo)線_____（選填“會(huì)”或“不會(huì)”）發(fā)熱。【答案】0；不會(huì)?！窘馕觥縖1][2]當(dāng)導(dǎo)體的溫度降至某一低溫時(shí)，它的電阻突然變?yōu)榱?，這種特性稱超導(dǎo)性，由于超導(dǎo)體的電阻為零，所以在用超導(dǎo)體進(jìn)行遠(yuǎn)距離輸電時(shí)不會(huì)消耗電能產(chǎn)生熱量，可以減少在輸電過程中的能量損耗，大大節(jié)約能源。11.在“探究電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與電阻間關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中，甲、乙兩燒瓶中電阻絲的阻值分別為R和2R，將它們浸在相同質(zhì)量和初溫的煤油中，每一燒瓶里各插入一溫度計(jì)，如圖所示，電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量不易直接觀察，本實(shí)驗(yàn)中通過______顯示電流產(chǎn)生的熱量變化；上述實(shí)驗(yàn)中采用這種電路連接方式的目的是______?！敬鸢浮繙囟扔?jì)示數(shù)的變化；使電流和通電時(shí)間相同?！窘馕觥縖1]通電后電流通過電阻絲做功，產(chǎn)生熱量被煤油吸收，使煤油的溫度升高，通過觀察溫度計(jì)的示數(shù)變化來(lái)判斷電流產(chǎn)生的熱量的多少。[2]要探究電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與電阻間關(guān)系，需控制電流和通電時(shí)間相同，故如圖裝置中，兩電阻絲串聯(lián)，讓通過的電流和通電時(shí)間相同。12.成都的冬天比較濕冷，有的家庭使用了如圖所示的電暖氣片取暖。電暖氣片是利用電流的________效應(yīng)來(lái)工作的，電暖氣片使用水來(lái)進(jìn)行加熱，是利用了水的比熱容________的特點(diǎn)（選填“較大”或“較小”）?！敬鸢浮繜?；較大?！窘馕觥縖1]電暖氣片工作的時(shí)候?qū)㈦娔苻D(zhuǎn)化為內(nèi)能，加熱暖氣片中的水，是利用電流的熱效應(yīng)工作的；[2]由于水的比熱容比較大，相同質(zhì)量的水和其他物質(zhì)相比，降低相同的溫度時(shí)放出的熱量多，所以在冬天，電暖氣片使用水來(lái)進(jìn)行加熱，是利用了水的比熱容大的特點(diǎn)。13.如圖所示是一個(gè)“電熱驅(qū)蚊器”，它是利用了電流的_____效應(yīng)工作的，發(fā)熱元件是一個(gè)阻值為1.0×104Ω的電阻。當(dāng)發(fā)熱元件兩端的電壓為220V時(shí)，通電100s產(chǎn)生的熱量為_____J?！敬鸢浮繜幔?84?！窘馕觥縖1][2]“電熱驅(qū)蚊器”是利用了電流的熱效應(yīng)工作的，發(fā)熱元件產(chǎn)生的熱量為14.某型號(hào)電飯煲有加熱和保溫功能，如下圖甲所示為其內(nèi)部電路原理圖，當(dāng)開關(guān)S接觸點(diǎn)1時(shí)，該電飯煲處于_________（填“保溫”或“加熱”）狀態(tài)．如圖乙是該電飯煲工作時(shí)電功率與時(shí)間的關(guān)系圖像，則圖中陰影部分面積表示的物理量是_______，其大小為_______．【答案】加熱；電熱（電功）；4．8×105J。【解析】當(dāng)開關(guān)S接觸點(diǎn)1時(shí)，電路中只有電阻R1，由P=U2/R可知，電路的電功率較大，故電飯煲處于加熱狀態(tài)．圖乙是電功率與時(shí)間的關(guān)系圖像，陰影部分面積表示電功率與時(shí)間的乘積，因W=Pt，所以表示的物理量是電功。其大小W=Pt=800W×10×60s=4．8×105J。15.如圖是探究“電流通過導(dǎo)體時(shí)產(chǎn)生的熱量與哪些因素有關(guān)”的實(shí)驗(yàn)裝置，兩個(gè)透明容器中密封著等量的空氣。甲、乙兩裝置使用的是同一電源。（1）實(shí)驗(yàn)是通過比較U形管中液面的高度差來(lái)比較電阻絲產(chǎn)生的熱量的多少，這里采用了______的研究方法。（2）甲裝置可探究電流產(chǎn)生的熱量與________的關(guān)系，乙裝置可探究電流產(chǎn)生的熱量與________的關(guān)系，通電一段時(shí)間后，甲裝置中_______（選填“左”或“右”）側(cè)容器中U形管中液面高度差較大。（3）如果乙裝置中R3發(fā)生了斷路，保證通電時(shí)間相同，與之前相比較，則左側(cè)U形管中液面的高度差將_________（選填“變大”、“變小”或“不變”）。（4）英國(guó)物用學(xué)家焦耳通過大量實(shí)驗(yàn)，最先精確的確定了電流通過導(dǎo)體時(shí)產(chǎn)生的熱量跟電流的二次方成正比，跟導(dǎo)體的_______成正比，跟________成正比，這個(gè)規(guī)律叫做焦耳定律，其表達(dá)式為_______。【答案】轉(zhuǎn)換法；電阻大?。浑娏鞔笮。挥?；變小；電阻；通電時(shí)間；Q=I2Rt?！窘馕觥浚?）[1]電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生熱量的多少不能直接觀察，實(shí)驗(yàn)前，應(yīng)使兩個(gè)U形管中的液面高度相同，液體溫度的變化可以通過液面高度差的變化來(lái)反映，這屬于轉(zhuǎn)換法的應(yīng)用。（2）[2]甲裝置中，將容器中的電阻絲串聯(lián)起來(lái)接到電源兩端，通過他們的電流I與通電時(shí)間t相同，電阻不同，探究電流產(chǎn)生的熱量與電阻的關(guān)系。[4]在電流和通電時(shí)間相同的情況下，導(dǎo)體的電阻越大，產(chǎn)生的熱量越多；左邊容器中的電阻小于右邊容器中的電阻，由Q=I2Rt知道，甲圖右邊容器中的電阻產(chǎn)生的熱量多，右側(cè)容器中U形管中的液面高。[3]在圖乙中，電阻和通電時(shí)間是相同的，而通過它們的電流不同，所以，探究導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與通過導(dǎo)體的電流的關(guān)系。（3）[5]當(dāng)乙裝置中R3發(fā)生了斷路時(shí)，電路中只有R1和R2串聯(lián)，此時(shí)電路中的總電阻變大，電路中電流變小，根據(jù)焦耳定律Q=I2Rt在相同時(shí)間內(nèi)，電阻絲R1產(chǎn)生熱量變小，與步驟（2）相比較，則左側(cè)U形管中液面的高度差將變小。（4）[6][7][8]英國(guó)物理學(xué)家焦耳通過大量實(shí)驗(yàn)，最先精確的確定了電流通過導(dǎo)體時(shí)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)間成正比這個(gè)規(guī)律叫做焦耳定律，其表達(dá)式為Q=I2Rt。二、綜合練（能力提升）16.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接入乙圖電路中，電源電壓恒定不變，只閉合開關(guān)S1，小燈泡L的實(shí)際功率為1W，則此時(shí)小燈泡L的電阻為______?；再閉合開關(guān)S2，電阻R在1min內(nèi)產(chǎn)生的熱量為______J?！敬鸢浮?；24?！窘馕觥浚?）[1]由歐姆定律知，電阻一定時(shí)，電流與電壓成正比，由圖象知，正比例圖象是R的I～U圖象，曲線是L的I～U圖象。由電路圖可知，只閉合開關(guān)S1，電路是燈泡的簡(jiǎn)單電路，由圖象可知，當(dāng)燈泡兩端的電壓UL＝2V，通過的電流IL＝0.5A且此時(shí)小燈泡L的實(shí)際功率PL＝ULIL＝2V×0.5A＝1W所以此時(shí)燈泡電阻[2]電源電壓U＝UL＝2V再閉合開關(guān)S2時(shí)，R與L并聯(lián)，因并聯(lián)電路中各支路兩端的電壓相等U＝UL＝UR＝2V由圖象可知，此時(shí)通過R的電流IR＝0.2AR在1min內(nèi)產(chǎn)生的熱量QR＝IR2Rt＝（0.2A）2×10Ω×60s＝24J。17.小明家在不遠(yuǎn)處施工，臨時(shí)用導(dǎo)線將電水壺接入家中電能表，如圖所示。電水壺的規(guī)格為“220V1210W”，當(dāng)電路中使用電水壺?zé)畷r(shí)，電能表的鋁盤轉(zhuǎn)動(dòng)110r，用時(shí)120s。導(dǎo)線和電水壺的電阻不隨溫度變化。（1）電水壺是利用電流的______工作的；（2）求電水壺的電阻；()（3）求導(dǎo)線的電阻；()（4）電水壺?zé)畷r(shí)導(dǎo)線上產(chǎn)生的熱量。()【答案】熱效應(yīng)；40Ω；4Ω；12000J?！窘馕觥縖1]電流通過導(dǎo)體時(shí)產(chǎn)生熱量的現(xiàn)象叫電流的熱效應(yīng)，電水壺是利用電流的熱效應(yīng)工作的。[2]電水壺的電阻為[3]當(dāng)電路中單獨(dú)使用電水壺?zé)畷r(shí)，消耗的電能為此時(shí)電路的總功率為此時(shí)電水壺和導(dǎo)線的總電阻為由于導(dǎo)線與電水壺串聯(lián)接入電路中，則導(dǎo)線的電阻為[4]當(dāng)電路中使用電水壺?zé)畷r(shí)，通過電路的電流則導(dǎo)線上產(chǎn)生的熱量為。18.為探究電流通過導(dǎo)體時(shí)產(chǎn)生熱量的多少與哪些因素有關(guān)，設(shè)計(jì)如圖甲的裝置，將兩段阻值不同的電阻絲（R1＝5Ω，R2＝10Ω）分別密封在兩個(gè)完全相同的容器內(nèi)，密閉容器內(nèi)封閉等質(zhì)量的空氣。（1）圖甲所示的兩個(gè)密閉容器內(nèi)，電阻絲按照虛線框中的方式連接，采用這種連接方式是為了保證_____和_____相同；（2）在實(shí)驗(yàn)中電流通過電阻產(chǎn)生的熱量多少是通過觀察_____來(lái)進(jìn)行比較的，從圖甲中的現(xiàn)象可以得出結(jié)論：電流與通電時(shí)間相同時(shí)，電阻越大，電阻產(chǎn)生熱量越_____（選填“多”或“少”）；（3）將甲裝置改換如圖乙所示，為探究電流通過導(dǎo)體時(shí)產(chǎn)生熱的多少與電流大小關(guān)系，D盒中的電阻絲的電阻應(yīng)該為_____Ω。實(shí)驗(yàn)過程中，C、D兩容器中電阻絲相同時(shí)間內(nèi)放出熱量QC_____QD（選填“大于”“小于”等于”）；（4）若將右容器外的電阻絲放入容器內(nèi)，則可探究電流產(chǎn)生的熱量跟_____的關(guān)系，通電一段時(shí)間后，_____（選填“左”或“右”）側(cè)的液面高。【答案】電流；通電時(shí)間；兩側(cè)U形管中液面高度的變化；多；10；大于；電阻；左?！窘馕觥浚?）[1][2]將兩個(gè)電阻串聯(lián)起來(lái)，保證了通過兩電阻的電流相同，閉合開關(guān)，同時(shí)工作，斷開開關(guān)，同時(shí)停止工作，故可以控制通電時(shí)間相同。（2）[3]電流通過電阻產(chǎn)生的熱量越多，密閉容器內(nèi)封閉等質(zhì)量的空氣膨脹程度越大，壓強(qiáng)越大，U形管液面的高度差變化越大，故可以根據(jù)兩側(cè)U形管中液面高度的變化來(lái)比較電流通過電阻產(chǎn)生的熱量多少。[4]根據(jù)焦耳定律可知，電流與通電時(shí)間相同時(shí)，電阻越大，電阻產(chǎn)生熱量越多。（3）[5]由于是探究電流產(chǎn)生的熱量大小與電流的關(guān)系，故需要控制加熱電阻的大小相同，故D容器內(nèi)的電阻需要為10Ω。[6]實(shí)驗(yàn)過程中，C中的電阻在干路上，D兩容器中電阻絲在支路上，在干路上的電流比較大，電阻絲的大小相同，相同時(shí)間內(nèi)C中電阻絲產(chǎn)生的熱量大于D容器中電阻絲產(chǎn)生熱量。（4）[7]將外面的電阻放入容器中后，將D容器中的兩個(gè)電阻當(dāng)成一個(gè)整體，其與C容器中的電阻串聯(lián)，故通過電阻絲的電流相同，通過時(shí)間也相同，故可探究電流產(chǎn)生的熱量跟電阻的關(guān)系。[8]根據(jù)并聯(lián)電阻的規(guī)律，右側(cè)容器中電阻絲的電阻變小，根據(jù)焦耳定律，產(chǎn)生的熱量小，故左側(cè)液面高。三、培優(yōu)練（挑戰(zhàn)自我）19.中國(guó)茶文化源遠(yuǎn)流長(zhǎng)，如圖甲是某款工夫茶保溫碟。電路原理如圖乙所示，電阻R1為