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1、专题2 3 焦耳定律划重点之精细讲义系列Q考 点1：电流的热效应1.电流的热效应电流通过导体时电能转化成内能，这种现象叫做电流的热效应。2.影响电流通过导体时产生热量的因素：通过导体的电流、导体的电阻、通电时间。通过导体的电流越大、导体的电阻越大、通电时间越长，电流通过导体时产生的热量越多。划S *电流通过导体时产生热量的比较在电流相同、通电时间相同的情况下，电阻越大，这个电阻产生的热量越多。在电阻相同、通电时间相同的情况下，通过电阻的电流越大，这个电阻产生的热量越多。考 点2：焦耳定律英国物理学家焦耳做了大量实验，于 1840年最先精确地确定了电流产生的热量与电流、电阻和通电时间的关系，即焦
2、耳定律。1.内容：电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成正比，跟导体的电阻成正比，跟通电时间成正比。2.定义式：Q=FRt3.公式适用范围：普遍适用，适用于任何用电器和电路。4.公式应用注意事项：同体性：Q、I、R、t 必须对应同一段导体或同一个用电器；同时性：Q、I、R必须是同一时间t内同一段电路中的三个物理量；统一单位：Q、I、R、t 四个物理量的单位都必须是国际单位。5.焦耳定律公式的理论推导：在纯电阻电路中，电流所做的功全部转化为热量，而没有转化为其他形式的能，那么，此时电流产生的热量Q就等于消耗的电能W也，即 Q=W电，因W电=U lt,根据欧姆定律的变形X U=IR,可推导出 Q=
3、W 电=UIt=IR lt=R R0 iA纯电阻电路与非纯电阻电路的公式应用规律:电能内 能（热能）备注纯电阻电路%1=Uf%=Pt%=I2Rt心=土，电 RQ=UItQ=PtQ=FRtQ=-tR电能全部转化为内能，所以求电能的公式全部适用于求内能非纯电阻电路Wl h=UItW电=PtQ=I2Rt在非纯电阻电路中，电流做的功只有一部分转化为热量，故Q&）,在 a、b 两瓶内加入质量和初温都相同的煤油。闭合开关一段时间后，他发现a 烧瓶中温度计的示数大，表明电流和通电时间相同时，电阻越大，电 流 通 过 导 体 产 生 的 热 量 越。根据上述规律，小杰得出电烤箱低温挡接入电路电阻丝的阻值要比高
4、温挡电阻丝的阻值小,此结论是（填 正确 或 错误）的；（4）小杰把图二装置改成探究物质吸热能力的实验装置，需要进行一些改进：在 a、b 两瓶内换用质量、初温都相同的 （选填 相同 或 不同）液体，电阻丝的阻值凡 Rb（填或 ）；一段时间后，小杰观察到b 瓶内液体温度高一些，可判断a、b 两瓶内液体吸收的热量Qa Qb（填=V或）,a 的吸热能力 （填 强 或 弱）。【典例4为了“比较不同物质的吸热能力，物理兴趣小组在实验室利用老师提供的器材连接好如图所示的电路，A瓶中装的是水，B瓶中装的是煤油，两瓶中用的是电阻均为5的电热丝。（1）为确保实验的准确性，水和煤油的质量和初温必须相等。闭合开关后，
5、经过一段时间发现（选填A或B）瓶中的温度计的示数升高快，这是因为水的比热容较大的缘故。若电热丝产生的热量完全被水和煤油吸收，在这段时间内，水和煤油吸收的热量_ _ _ _ _ _（选填 相等 或 不相等）：（2）实验时，小明和小红发现电热丝热得很快，而连接的导线却不怎么热。小红猜想：发热不同是因为通过电热丝和导线的电流不同。小明猜想：发热不同是因为电热丝和导线的电阻不同。其他同学立刻判断小红的猜想是错误的，原因是。小明和小红又利用此装置探究了 通电导体产生热量的多少和电流的关系,根据记录数据大致画出了产生的热量。和电流/关系的图象，其 中 正 确 的 是;（3）接着，兴趣小组探究 通电导体产生
6、热量的多少和电阻的关系，现有如下器材：足量的水和煤油、天平、Io Q 的电热丝两根、电流表和电压表各一只、秒表等。要完成实验，他们 应 该 在 原 来 的 装 置 上 调 整 的 器 材 及 要 求 是 ；（2）【典例5如图是探究“电流通过导体时产生热量的多少与哪些因素有关 的三套实验装置,甲、乙装置的两个透明容器中密封着等量的空气，丙装置的两个烧瓶中装有等质量的煤油。（1）甲、乙实验通电前，需使两个U 形管内的液面；利用U 形管中液面高度差来判断电流产生热量的多少，利 用 的 实 验 方 法 是;（2）乙装置可探究电流产生的热量与 的关系。将此装置接到电源两端，通电一段时间，在 （选填 左
7、或 右）侧容器中产生的热量较多。若通电一段时间后，其中一个U 形管中的液面高度几乎不变，发 生 此 现 象 的 原 因 可 能 是;（3）某同学利用丙装置改做 比较水和煤油比热容的大小 的实验，则他们应将其中一个烧瓶中的煤油换成质量和初温相等的水，并使甲、乙 两 烧 瓶 中 金 属 丝 的 电 阻 （选填 相等 或 不相等），此实验中水和煤油吸热的多少是通过 （选填 升高的温度 或 加热时间”）来反映的。尔 国 统3一、单选题1.下列说法中错误的是（）A.电流通过导体，导体会发热的现象叫做电流的热效应B.将两只相同的“220V40W”的灯泡串联接入家庭电路，两只灯泡总电功率为80WC.当导体电
8、阻不变时，通过导体的电流与导体两端的电压成正比D.把一个100的电阻和1的电阻并联，并联后的总电阻小于12.将规格都是220V,180W的一台电冰箱、一台电风扇和一床电热毯，分别接入同一家庭电路中，若通电时间相同，则关于这三个用电器，下列说法正确的是（）A.均能将电能全部转化为内能B.电阻相等C.消耗的电能一样多D.产生的热量相等3.探究 电流通过导体时产生热量的多少跟什么因素有关 的实验如图甲和乙所示，两透明容器中密封着等量的空气，两容器中的电阻丝串联起来连接到电源两端，通电一段时间后，A.该实验装置是利用U形管中液体的热胀冷缩来反映电阻丝放出热量的多少B.图甲和图乙都可以探究电流通过导体产
9、生的热量与通电时间的关系C.图乙的装置是在探究电流通过导体产生的热量与电流的关系，其中右侧容器内的电阻阻值可以为10D.图甲中通电相同时间后，两U形管的液面高度差之比为2回14.如图所示，在探究电流通过导体时产生热量的多少跟什么因素有关的实验装置中，两个透明容器中分别接入了电阻丝R/和 心,且密封着等量的空气。将该装置接入电路进行实验，下列说法正确的是（）A.若R/和R2阻值不相等，则可以探究电流通过导体产生的热量与电阻的关系B.通电一段时间，两个透明容器中空气内能增大是通过做功的方式改变的C.若R/和R2阻值相等，则可以探究电流通过导体产生的热量与电流的关系D.U形管液面高度变化是因为U形管
10、中液体吸收热量受热膨胀造成的5.如图甲是小灯泡L和电阻R的/-U图象，将小灯泡L和电阻R接入图乙所示的电路中,只闭合开关Sl时，小灯泡L的实际功率为1 W,下列说法正确的是（）A.只闭合开关Sl时，小灯泡L的电阻为40CB.再闭合开关S2后，在Im in内电阻R产生的热量为2.4JC.再闭合开关S2后，电路总功率为1.5WD.再闭合开关S2后，电流表示数增加0.2A6.如图所示的电路电源电压恒为3 V,闭合开关S,电流表A l示数为0.5A,A2示数为0.3A。A.通过R/和R2的电流之比是5：3B.R/和&的阻值之比是3：2C.在5min的时间内及消耗的电能是180JD.电阻&的电功率是1.
11、5W7.如图所示是“探究电流通过导体时产生热量的多少与哪些因素有关”的实验装置。两个透明容器中密封着等量的空气，下列说法错误的是（）A.本实验利用了转换法，将电流通过电阻产生热量的多少转换成U形管液面高度差的变化B.利用任意一个容器中的电阻都可以探究电流通过电阻产生的热量与时间的关系C.图甲中，通电一段时间后左右两边容器内电阻产生的热量之比是1：2D.图乙所示装置中，通电一段时间后两容器内电阻产生的热量之比为2 ：18.如图所示，是探究“电流通过导体时产生的热量跟哪些因素有关 的实验装置。甲乙两图中的电源电压是相同的，图乙中K=叫=K=5 0 通电相同时间后（）A.甲图中，左右两电阻发热量之比
12、为2：1B .甲图中，两电阻串联主要是为了保证通电时间相同C.乙图中，左右两电阻发热量之比为4：1D.乙图中，若将右侧容器上面的电阻拆除，右侧发热电阻的发热量变为原来的4倍二、实验题9 .为了探究影响电热的因素，小伟先设计了如图所示电路，烧瓶中盛有一定质量的煤油,RmR Z o（1）为了在较短的时间内达到明显的实验效果，选用煤油而不用水，主要是由于：;（2）通电一段时间后，比 较 两 烧 瓶 （选填 温度计的示数 或 加热时间”），则可以探究出电热与 的关系。观察发现甲烧瓶中温度计的示数大，表明其它条件相同时，导 体 的 电 阻 越,产生的热量越多；（3）本实验通过以两金属丝串联的方式，控制
13、和 相同；还因为导体产生的热量不易直接观察，便 把 导 体 产 生 热 量 的 多 少 转 换 为，为了保证这种转换的科学性，实 验 中 采 取 的 措 施 是 煤 油 的、相同；1 0 .小明在探究“电流产生的热量与哪些因素有关 的实验中，在两个透明容器中密封等量的空气，各放置一段电阻丝，并连接一个装水的U形管，通 过 U形管中水面的高度差来判断电阻产生热量的多少。已知装置的密封性能良好。（I）利用甲装置可探究电流产生的热量与 的关系，通电一段时间后，与（选填 左 或 右）侧容器相连的U形管中液面的高度差较大。（2）乙装置中的电阻A的作用主要是使电阻力和心 中的电流 （选填 相等或“不相等）
14、，为了使实验现象更明显，可以将E换成阻值（选填 更大 或 更小）的电阻。（3）通过观察乙装置中的现象可得出结论:在电阻和通电时间相同时，电流越导体产生的热量越多。（4）乙装置中，如 果&断 路，在通电时间相同时，与a没有断路时相比较，左 侧U形管中液面的高度差将，右侧U形管中液面的高度差将 0 （均选填 变大、变小 或 不变）三、填空题11.如图所示，电源电压保持不变，Rl=10,闭合开关S,开关So拨至时电压表示数是拨至b时的3倍，则 七=0；若电源电压为3 V,当开关SO拨至b时，心在IOmin内产生的热量是 J,12.电热饮水机通过机内温控开关S进行自动控制，实现加热和保温两种功能。电路
15、原理如图乙所示。电源电压恒为220V,当开关S接时，电路处于加热状态，电流为5 A,此时该饮水机加热功率为 W；该饮水机在加热状态工作100s,产生的热量为 J;当开关S接时，电路处于保温状态，消耗的功率为4 4 W,则保温状态下，电阻Rl两端电压为 Vo甲1 3.电饭煲工作时通常有两种工作状态：一种是加热状态，另一种是保温状态，如图是电饭煲的工作电路图，其中&是加热用的电阻，则当自动开关处于 状 态 时（选填 断开或 闭合），电饭煲处于加热状态；若电饭煲在保温状态时&的电功率是加热状态时的电功 率 吗，则 R 用=分别标有 1 0 V 0.5 A 和 5 V 1 A”的字样，将它们串联接在同
16、一电路中，则电路两端允许接入的最大电压是 V,当它们工作时间相同时，电阻Q和&上产生的热量之比Q/：Q2=。1 5 .如图所示，当开关S 断开，甲、乙两表均为电流表，若两表示数之比/*：z=l:4,R1;R2=；当开关S 闭合，甲、乙两表均为电压表时，则两表示数之比。伊 U Z=相同时间内R八 年产生的热量之比Q：Q z=。1 6 .如图所示，电源电压不变，&=1 0 Q,Rz=2 0 Q 0 只 闭 合S、Sz 时，电流表A l 示数为0.2 A。当开关都闭合时，电流表A i、A 2 示数之比为3 回 1,则 R 3=,通 电 I O min电阻生产生的热量为 J o四、计算题1 7.如图甲是一种电热紫砂壶，这种壶能自动调节炖汤的 火力，炖出的汤不仅味道香醇,还可节约能源。图乙是它的简化电路图，接通电源后防干烧开关S l闭合(无水加热超过设定温度时自动断开)，当汤的温度达到沸点时，开关S2自动断开，维持小火炖煮。图乙中L为6V,IOmA 的指示灯，R)为限流电阻，R=165Q和Rz=55Q均为加热电阻且阻值不随温度改变。求：(I)指示灯L正常工作时，限流电阻即阻值。(2)正常工作时，
