專題18.4焦耳定律（原卷版）-1

第十八章電功率專題18.4焦耳定律一、學習目標1.能通過生活實例，認識電流的熱效應。2.能在實驗的基礎上引出焦耳定律，會用焦耳定律進行計算。3.通過學習電熱的利用和防止，學會辯證的看問題。二、課標要求通過實驗探究，并了解焦耳定律，用焦耳定律說明生產(chǎn)、生活中的一些現(xiàn)象。知識點1：電流的熱效應電流通過導體時電能轉化成熱量的現(xiàn)象叫電流的熱效應。電流和通電時間相同時，電阻越大，導體產(chǎn)生的熱量越多。（3）電阻和通電時間相同時，電流越大，導體產(chǎn)生的熱量越多。知識點2：探究電流通過導體產(chǎn)生的熱量跟那些因素有關的實驗【實驗目的】研究電流通過導體產(chǎn)生的熱量跟那些因素有關？【實驗方法】控制變量法，轉換法?！緦嶒炘怼扛鶕?jù)煤油在玻璃管里（溫度計示數(shù)變化）上升的高度來判斷電流通過電阻絲通電產(chǎn)生電熱的多少。【實驗器材】密閉容器兩個、U形管兩個、導線若干、不同阻值電阻絲若干、電源?！緦嶒灢襟E】圖1圖2=1\*GB3①電流產(chǎn)生的熱量與電阻的關系如圖1所示，兩個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)起來接到電源兩端，通過兩段電阻絲的電流相同。通電一定時間后，比較兩個U形管中液面高度的變化。你看到的現(xiàn)象說明了什么?【實驗結論】在電流相同、通電時間相同的情況下，電阻越大，這個電阻產(chǎn)生的熱量越多。=2\*GB3②電流產(chǎn)生的熱量與電流大小的關系如圖2所示，兩個密閉容器中的電阻一樣大，在其中一個容器的外部，將一個電阻和這個容器內的電阻并聯(lián)，因此通過兩容器中電阻的電流不同。在通電時間相同的情況下，觀察兩個U形管中液面高度的變化。你看到的現(xiàn)象說明了什么?【實驗結論】在電阻相同、通電時間相同的情況下，通過一個電阻的電流越大，這個電阻產(chǎn)生的熱量越多。知識點3：焦耳定律1.內容：電流通過導體產(chǎn)生的熱量跟電流的平方成正比，跟導體的電阻成正比，跟通電時間成正比。2.公式：Q=I2Rt（式中單位Q→焦、I→安(A)、R→歐(Ω)、t→秒）3．當電流通過導體做的功(W)全部用來產(chǎn)生熱量(Q)，則有W=Q，可用電功公式來計算Q。（如電熱器，電阻就是這樣的）4.當發(fā)電廠電功率一定，送電電壓與送電電流成反比，輸電時電壓越高，電流就越小。此時因為輸電線路上有電阻，根據(jù)P=I2R可知，電流越小時，在電線上消耗的電能就會越少。所以電廠在輸電時增大送電電壓，減少電能在輸電線路上的損失?！纠}1】如圖是探究電流通過導體時產(chǎn)生熱量的多少跟什么因素有關的實驗裝置。甲、乙是完全相同的密閉容器，里面密封著等量的空氣，U形管中液面高度的變化反映密閉空氣溫度的變化，閉合開關前，A、B兩U形管內液面相平。(1)實驗中，乙容器外部的電阻的作用是為了使左右容器內導體的______不相等；(2)由于電流產(chǎn)生的熱量不易直接測量，因此在實驗中是通過觀察U形管中液面高度的變化來顯示甲、乙容器內空氣溫度的變化，這里采用的物理研究方法是______；(3)通過對比觀察，______（選填“甲”或“乙”）容器中導體的電阻產(chǎn)生的熱量較多。由此可知，在電阻和通電時間相同時，電流越______導體產(chǎn)生的熱量越多?！纠}2】如圖所示，電源電壓不變，R2=30Ω，R3=10Ω．只閉合S1，電流表?示數(shù)為0.2A，電壓表?示數(shù)為4.0V，則電源電壓為V．閉合S1、S2、S3，電流表A1、A2示數(shù)之比為，通電lmin電阻R1產(chǎn)生的熱量為J。一、選擇題1.如圖所示，最先確定電流產(chǎn)生的熱量與哪些因素有關的物理學家是（）2.在如圖所示的電路中，閉合開關S，電源電壓恒為6V，電流表的示數(shù)為0.5A，電壓表V2的示數(shù)為4V。當把滑動變阻器的滑片移至最右端時，電流表的示數(shù)為0.3A。則下列結論正確的是（）A.R1的阻值為4ΩB.滑動變阻器的最大電阻值為160ΩC.電路消耗的最小總功率為0.18WD.當滑動變阻器的滑片移至最左端時，在10min內電流通過R1產(chǎn)生的焦耳熱為5.4×104J二、填空題1.電流通過導體產(chǎn)生的熱量跟電流的平方成正比，跟導體的電阻成正比，跟通電時間成正比。公式：_____.當發(fā)電廠電功率一定，送電電壓與送電電流成反比，輸電時電壓越高，電流就越小。此時因為輸電線路上有電阻，所以電廠在輸電時增大送電電壓，____電能在輸電線路上的損失。2.電爐絲通過導線接到電路里，通過電爐絲和導線的電流大小________，由于電爐絲的電阻比導線的電阻大，導致電爐絲產(chǎn)生的熱量比導線產(chǎn)生的熱量________。3．用圖示裝置探究“影響電熱的因素”，A、B、C為三根相同的電阻絲。以A、B為研究對象，該實驗探究的是在不變時電熱與的關系；若將C也置于右側容器中，這時B、C并聯(lián)后可等效為一根電阻絲，那么，該裝置還可探究在不變時電熱與的關系。（填“電流”或“電阻”）4.兩個發(fā)熱電阻R1：R2=1：4，當它們串聯(lián)在電路中時，R1、R2兩端的電壓之比U1：U2=；已知R1=10Ω，那它們并聯(lián)在4V電路中后，兩個電阻在100s內產(chǎn)生的熱量是J。5.有一臺電動機，額定電壓3V，額定電流1A，電動機線圈電阻0.5Ω．這臺電動機正常工作1min，消耗的電能為J．產(chǎn)生的熱量為J，輸出的機械能為J。三、簡答題1.小明冬天取暖時發(fā)現(xiàn)：電暖器的電熱絲熱的發(fā)紅，而與電熱絲相連的導線卻不怎么熱．（1）請你根據(jù)小明發(fā)現(xiàn)的現(xiàn)象提出一個需要探究的物理問題；（2）如圖是小明進行實驗探究的部分電路，A、B燒瓶中裝有質量相等、初溫相同的煤油，金屬絲電阻分別為RA、RB，RA＜RB．通電一段時間后，發(fā)現(xiàn)B燒瓶中溫度計的示數(shù)大些．請用所學的知識解釋此現(xiàn)象．溫度計溫度計AB四、實驗探究題1.已知電流通過導體產(chǎn)生的熱量跟電流、電阻和通電時間有關．在探究“電流通過導體產(chǎn)生的熱量跟電流的關系”時，可供選擇的器材有：8V穩(wěn)壓電源一個；20Ω和50Ω的滑動變阻器各一個；停表和開關各一個；塑料盒與U形管相連的實驗裝置一個，盒內密封著空氣，盒內電阻絲的阻值為20Ω；導線若干．（1）該實驗選用Ω的滑動變阻器更好．（2）連接好的實驗圖如圖所示．每次實驗（即獲得一組數(shù)據(jù)）后，都要斷開開關，打開盒蓋上的通氣孔，U形管內兩液面迅速回到原位，等片刻后，關閉通氣孔，再進行下一次實驗．請畫出實驗用的表格，表中要有必要的信息．（3）某同學對實驗方案進行了重新設計：第一次實驗記錄高度差后，立即移動滑片增大電流做第二次實驗，……．每次實驗加熱時間相同，記錄的U形管內兩液面高度差依次為Δh1、Δh2……．在處理數(shù)據(jù)時，該同學想用Δh2來間接反映第二次實驗電流通過導體產(chǎn)生的熱量，他這樣處理數(shù)據(jù)是否正確？．理由是．2.如圖所示小剛同學在研究“電流通過導體產(chǎn)生熱量的多少與電流、電阻是否有關”時,采用了如圖所示的實驗裝置,其中a、b、c、d四個相同的容器密閉著等量空氣,將1、2和3、4導線分別接到電源兩端.

(1)實驗中通過觀察U形管中的變化來比較電流通過電阻絲產(chǎn)生熱量的多少.這種實驗方法叫.下面實驗也用這種實驗方法的是。A.認識電壓時,我們用水壓來類比

B.用光線來描述光通過的路徑C.把敲響的音叉來接觸水面,看有沒有濺起水花,來判斷音叉有沒有振動

D.用斜面和小車來研究阻力對物體的影響

(2)裝置中的U形管(選填“是”或“不是”)連通器.(3)甲圖所示的裝置是用來研究電流通過電阻絲產(chǎn)生的熱量與的關系,通電一段時間,(選填“a”或“b”)容器中電流產(chǎn)生的熱量較多。(4)乙圖所示的實驗裝置是用來研究電流通過電阻絲產(chǎn)生的熱量與的關系,通電一段時間,(選填“c”或“d”)容器中電流產(chǎn)生的熱量多。(5)實驗過程中發(fā)現(xiàn)通電一段時間后，其中一個U形管中的液面高度幾乎不變發(fā)生此現(xiàn)象的原因可能 。(6)英國物用學家焦耳通過大量實驗，最先精確的確定了電流通過導體時產(chǎn)生的熱量跟電流的二次方成正比，跟導體的成正比，跟成正比這個規(guī)律叫做焦耳定律，其表達式為。(7)小剛同學認為將乙圖