1、第 19 讲 焦耳定律本章内容历来是中考的热点,命题多以生活中的用电器为背景,主要考查：电流的热效应,有时还与热学知识、效率的知识综合考查.各种题型均有体现.考试说明 1.能从能量转化的角度认识焦耳定律；2.了解电热的利用或防止电热危害的方法.探究电流的热效应实验探究 探究电流通过导体时产生的热量跟电阻的关系 探究电流通过导体时产生的热量跟电流的关系实验装置探究方法 _法、_法通过液面高度的变化判断电阻产生热量的多少设计方法电阻串联的目的是控制_和_相同 将等大的电阻串联,然后再将第三个电阻与其中一个并联,目的是改变通过_的大小结论 在电流、通电时间相同的情况下,电阻越_,产生的热量越多在电阻
2、、通电时间相同的情况下,通过的电流越_,产生的热量越多补充 若该试验用温度计和液体来做实验,应选煤油,因为煤油的_较小；两烧瓶中煤油的_和_要相同；通过观察温度计的_来判断电热的多少【提示】电流通过用电器,将电能转化为热能的现象叫电流的热效应.电流的热效应是电流的普遍现象.焦耳定律内容 电流通过导体产生的热量跟_成正比,跟_成正比,跟_成正比基本公式 Q=I2Rt（普遍适用）导出公式 Q=W=Pt=UIt=U2Rt（纯电阻使用）电热的利用和防止1.电热的利用电热器原理 电流的_效应组成 主要结构：发热体清洁卫生,没有环境污染效率_优点可以方便地控制和调节温度示例 电饭煲、电烙铁、电烤箱2.电热
3、危害及防止烧坏用电器加速绝缘材料的老化危害造成输送电能过程中电能损失安装_安装散热片防止安装_【提示】保险丝利用电热将自身烧断,从而保护电路中的导线不被烧坏,这里利用了“逆向思维”.命题点 1 导体通电时产生的热量跟哪些因素有关(2015南宁)在探究电流通过导体时产生热的多少与什么因素有关时，采用了如图所示的实验装置这是用来探究电流通过电阻丝产生的热量与（ ）A导体的电阻的关系B通过导体的电流的关系C导体的长度的关系D通电时间的关系对于纯电阻电路电热与电阻的关系的判断如下：在 时 间 、电 流 相 同 时 由 Q I2Rt知 产 生 的 热 量 与电 阻 成 正 比在 时 间 、电 压 相 同
4、 时产 生 的 热 量 与电 阻 成 正 比1(多选)(2015崇左)如图是探究电流热效应的实验装置烧瓶内装有质量和初温完全相同的煤油，铜丝和镍铬合金丝的长度、横截面积均相同，则（ ）A在甲图中，探究的是电流产生热量与电阻的关系B在乙图中，探究的是电流产生热量与电阻的关系C在甲图中，闭合开关一段时间后，两个瓶中温度计示数相同D在乙图中，相同时间内，电流越大，温度计的示数升得越多2(2015乐山)如图所示，将三个相同的空烧瓶口分别用完全相同的气球密封，用三段阻值不同的电阻丝(R1R 2R 3)分别给三个烧瓶中的空气加热，通电一段时间后体积变化最大的气球是（ ）Aa Bb Cc D三个相同3(20
5、15宿迁)电炉中的电阻丝通电一段时间后变得很烫，而连接电炉的导线却不怎么热，主要是因为（ ）A通电导线的电流小于通过电阻丝的电流B导线的绝缘皮隔热C导线散热比电阻丝快D导线的电阻远小于电阻丝的电阻，导线上产生的热量很少命题点 2 焦耳定律的理解与应用(2015钦州)如图所示，阻值为 R 的电阻丝，用四种方法分别接在电压为 U 或 2U 的电源上闭合开关后，在相同的时间内虚线框里的电阻丝产生的总热量最多的是（ ）点拨：由公式 P 知，当 U 一定时，R 越大，P 越小，本题先判断两个电阻怎样连接时，总电阻最小，则U2R相同时间内产生的热量就最多 4(2015贵港二模)如图甲所示电路，闭合开关 S
6、，将滑动变阻器的滑片 P 从 a 端移至 b 端，电流表和电压表的示数变化关系如图乙所示，当滑片 P 位于 a 端时，滑动变阻器消耗的电功率是_ W，此时，电阻 R1 在 5 min 内产生的热量为_ J.5(2015玉林防城港)某电热水壶正常工作时的电流为 5 A、电阻为 42 .假设电热水壶正常工作时电能全部转化为水的内能，工作 5 min 后，水吸收的热量为_ J，此热量能把质量为 1 kg、温度为 20 的水加热到_.水的比热容 c 水 4.210 3 J/(kg)命题点 3 “档位型”电热器的计算档位不同，电阻大小不同电热器具通常设计有“高温档”和“低温档” ，根据电功率公式 P 可
7、知，当 U 一定，电阻越大时，电功率U2R越小(2014南宁)如图所示电路，电源电压恒为 12 V，电阻 R1 的阻值为 5 ，滑动变阻器 R2 上标有“10 3 A”的字样，小灯泡 L 上标有“12 V 6 W”的字样，电流表的量程为 03 A.(1)当开关 S1、S 2、S 都闭合时，求小灯泡 L 在 5 min 内产生的热量；(2)当开关 S1、S 2、S 都闭合时，电流表的示数为 2 A 时，求 R2 消耗的电功率；(3)当开关 S1、S 2 都断开，S 闭合时，为了确保测量准确，要求电流表示数不小于其量程的 1/3，求滑动变阻器R2 接入电路的最大阻值点拨：当开关 S1、S 2、S
8、都闭合时， L 与 R2 并联，灯泡正常发光，电流表测干路电流即为灯泡和 R2 的电流之和；当开关 S1、S 2 都断开， S 闭合时，R 1 与 R2 串联，为保护电流表，电路中电流最大为 1 A，为保护灯泡，电流最大为 I 0.5 A，综合考虑确定此时电路中最大电流，再进行计算PU 6 W12 V1电能与电热的关系：电能 (电功)(W ) 电热( Q)计算公式 WUIt QI 2Rt快慢程度 P 电 UI P 热 I 2R关系 在纯电阻电路中，W Q ，P 电 P 热在非纯电阻电路中 ，W Q ，P电 P 热电能 Error! 电 流 做 功 W UIt2电热结合的综合计算：(1)水吸收的
9、热量的计算：Q cmt.(2)用电器消耗电能放出的热量：I 2RtQ WPtUIt t(纯电阻电路) U2R(3)明确 Q 与 W 的比例关系根据比例关系列出等式，求出未知量6(2015梧州一模)家用电熨斗为适应不同衣料的熨烫，设计有高、低温两档开关如图是电熨斗的原理图，电路的工作原理是：当 S1 闭合，S 2 断开时，电熨斗处于低温档，当 S1、S 2 闭合时，电熨斗处于高温档若电热丝R2 的电阻为 110 ，正常工作时高温档的电功率为 660 W(电源电压保持不变，不计电热丝电阻随温度的变化)求：(1)电熨斗正常工作时，在高温档状态下电路的总电流；(2)电热丝 R1 的电阻；(3)若电热丝
10、 R2 烧毁了，要使电路恢复正常工作，小军设计了这样一个方案：用两根都是“220 V 220 W”的电热丝并联替代 R2.请你通过计算和分析，对小军的方案做出评价命题点 焦耳定律的探究主要考查控制变量法在实验中的应用及对控制条件的理解，对实验探究过程的理解(2015河池大化期末)如图是探究电流产生的热量与哪些因素有关的装置(1)如图甲，在两个密闭容器中装有质量_( “相等”或“不等”)的空气，并各放置一根阻值不同的电阻丝，此装置可研究电流产生的热量与_的关系(2)如图乙，两密闭容器中的电阻丝阻值一样，但在其中一容器外并联一个阻值相同的电阻，此装置研究的是电流产生的热量与_的关系(3)两个实验都
11、是观察 U 形管中液面的 _来比较电阻丝产生热量的多少实验中的研究方法(1)转换法：通过比较容器内液体( 空气)温度的变化，判断电流产生热量的多少温度变化越大，产生的热量越多(2)放大法：为了使实验效果更加明显，实验应采用比热容较小的液体也可采用电热丝对空气加热的方式(3)控制变量法：保证容器内装的是等量的空气( 液体)，两电热丝串联(保证电流相同) ，保证通电时间相等(4)近似法：一是近似认为电能与产生的热量相等；二是近似认为产生的热量没有能量损失，全部被容器内的空气( 液体 )吸收(4)在甲装置中如果换用质量、初温都相同的不同液体甲、乙，且电阻丝阻值 R 甲 _R 乙 时，可以比较不同物质
12、的吸热能力若 A 玻璃管内液面上升比 B 玻璃管内液面上升得快，则甲、乙液体的比热容关系是 c 甲 _c乙(5)实验中加热空气与加热液体相比有什么优点？一、选择题1(2015潍坊)下列图中所示的家用电器，利用电流的热效应工作的是（ ）A电暖气 B洗衣机C电风扇 D电视机2(2014南宁)图是探究电流通过导体产生的热量与什么因素有关的实验装置将两根阻值不等的电阻丝R1、R 2 串联后分别放入两个透明容器中，并封闭等量的空气通电前，A 、B 两个 U 形管内的液面相平接通电源一分钟后，通过 R1、R 2 的电流分别为 I1、I 2，则（ ）AI 1I2，A 管中的液面较高BI 1I2，A 管中的液
13、面降低CI 1I 2，A 管中的液面较高DI 1I 2，A 管中的液面较低3(2015自贡)将规格都是“ 220 V 100 W”的一台电风扇、一台电视机和一把电烙铁分别接入同一家庭电路中，通电时间相同，下列说法正确的是（ ）A三个用电器产生的热量相同B电风扇产生的热量最多C电烙铁产生的热量最多D电视机产生的热量最多4(2015武汉)下图是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两个透明容器中密封着等量的空气，U 形管中液面高度的变化反映密闭空气温度的变化下列说法正确的是（ ）A该实验装置是为了探究电流产生的热量与电阻的关系B将左边容器中的电阻丝换成 10 的电阻丝后，就可以探
14、究电流产生的热量与电阻的关系C通电一段时间后，左侧 U 形管中液面的高度差比右侧的大D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5(2015梧州一模)小军和姐姐一起去买电饭煲，当他们选择某一品牌的电饭煲时，发现有 800 W 和 1 200 W两种功率可选，如图是他们针对买哪一款更省电的问题出现的不同意见请你在相同质量的水升高相同的温度的前提下，判断下列说法正确的是（ ）A不考虑热损失，消耗电能一样多；考虑热损失，800 W 的消耗电能少B不考虑热损失，消耗电能一样多；考虑热损失，1 200 W 的消耗电能少C不考虑热损失，800 W 的消耗电能少；考虑热损失，1 2
15、00 W 的消耗电能少D不考虑热损失，1 200 W 的消耗电能少；考虑热损失， 800 W 的消耗电能少6(2015泸州)粗细均匀的电热丝放入一壶水中，通电一段时间将水加热至沸腾若将电阻丝对折并联后放入同样一壶水中，通电到将水加热至沸腾所需时间与第一次的通电时间相比 (电源电压恒定，不计一切热损失) ，下列判断正确的是（ ）A相等 B增加 C减少 D无法确定7(2015常州)严寒冬季，我国北方哨兵脚上穿有电热靴一只靴内加热电路如图所示，电源电压恒定，S 2 为三档旋钮开关(金属片 M 可分别拨至 a、b、c 处)，电阻丝 R1、R 2 规格相同且阻值不变，b 为电阻丝 R1 的中点这只电热靴
16、的低温档为 6 W，则其中温档和高温档分别为（ ）A8 W，12 W B8 W，24 W C12 W，18 W D12 W，24 W二、填空题8(2015襄阳)电热器是利用电流的 _工作的；在电饭锅、电熨斗、电风扇中，不属于电热器的是_9(2015河池)把 R16 和 R29 的两个电阻并联接在电源电压为 3 V 的电路两端时，通过 R1、R 2 的电流之比为_，在相同时间内 R1、R 2 产生热量之比为 _10(2015成都)如图所示，是晨晨同学探究焦耳定律的部分实验装置已知 R 甲 5 ，R 乙 10 ，在探究电流通过导体产生的热量与电阻大小的关系时，应将两电阻丝_联在电路若电路中的电流为
17、 0.3 A，则甲电阻丝在 1 min 内产生的热量为_J.11(2015梧州一模)小军家中新买了一个电热水器，其部分数据如表所示电热水器是利用电流的_效应工作的，若它每天正常工作 30 min，那么一个月消耗的电能是_kW h(一个月按 30 天计算)某型号的电热水器额定电压：220 V 频率：50 Hz额定功率：3 000 W 容量：60 L12.(2014河池)某电饭煲设有 “加热”和“保温”两档，其内部简化电路如图所示，当开关 S 闭合时，电饭煲处于_(填“加热”或 “保温”) 状态；若 R1R 2124，则电饭煲保温和加热各 5 min 时产生的热量之比为_三、实验题13(2015衡
18、阳)为了探究电流产生的热量跟什么因素有关，王军设计了如图所示的甲、乙两种装置，他将两根阻值不同的电阻丝(R 1R 2)分别密封在两个完全相同的烧瓶中，并通过短玻璃管与相同的气球相连，两次实验电源电压不变(1)实验中通过_的变化来比较电流通过电阻丝产生的热量的多少(2)甲装置可探究电流产生的热量与_的关系(3)在装置甲、乙的两次实验中，通过比较相同时间里气球 B 与 D 的变化情况，可探究电流产生的热量与_的关系(4)甲、乙两装置同时实验，在相同的通电时间里，与_(填气球字母标号)气球相通的电阻丝产生的热量最多四、计算题14(2015梧州)小明家新买了一台电热水器，下表是该热水器的一些技术参数型
19、号 FED H50 额定电压 220 V最大水量 40 L 额定功率 2 000 W现将水箱中装满水，通电后正常工作 30 min，水温从 20 上升到 40 ，在此过程中c 水 4.210 3 J/(kg)， 水 1.0 103 kg/m3，求：(1)电热水器正常工作的电流；(2)电热水器所消耗的电能；(3)水所吸收的热量15(2015崇左)崇左市八大小区陆续交房入住，小华家安装的电热水器铭牌如表所示XX 牌全自动电热水器型号：HMPZ12D 净重：10 kg额定电压：220 V 类别：防触电保护类额定功率：2 kW 水容量：40 L出厂日期：2015 年 5 月 18 日 编号：20150
20、51188(1)为安全起见，电热水器应选用图中的_( 填“甲”或“乙”)插座(2)该电热水器正常工作时，电热丝的电阻多大？(3)热水器装满水，正常工作时电热丝产生的热量有 80%被水吸收，要使水温从 20 升高到 70 ，需要加热多长时间？已知 c 水 4.210 3 J/(kg)， 水 1.010 3 kg/m3第 19 讲 焦耳定律考点解读考点 1 转换 控制变量 电流 通电时间 电流 大 大 比热容 初温 质量示数考点 2 电流的二次方 导体的电阻 通电时间考点 3 1.热 高 2.散热风扇 散热窗各个击破例 1 B题组训练 1.AD 2.C 3.D例 2 D题组训练 4.0.4 30
21、5.3.1510 5 95例 3 (1)当开关 S1、S 2、S 都闭合时，灯 L 与 R2 并联，UU LU 212 V，此时灯 L 正常发光 5 min 内 L 产生的热量 QPt6 W560 s1 800 J；(2)由 PUI 得流过 L 的电流 IL 0.5 A，PLUL 6 W12 V由并联电路的电流特点得流过 R2 的电流 I2II L2 A0.5 A1.5 A，R2 消耗的电功率 P2U 2I212 V1.5 A18 W；(3)当开关 S1、S 2 都断开，S 闭合时，R 1 与 R2 串联，当总电阻最大时，总电流最小，当 R10 最大值时，电路中的总电流最小值为 Imin 0.
22、8 A，UR1 R2max 12 V5 10 题中要求的电流值至少达到：I min Imin 3 A1 A 0.8 A，因此不符合要求13 13则电路中最小电流 Imin1 A，电路中的最大总电阻 R 12 ，UImin 12 V1 A滑动变阻器的最大值 R2RR 112 5 7 .题组训练 6.(1)据题意知，当 S1、S 2 闭合时电熨斗处于高温档，则 R1、 R2 并联，由 PUI 得，I 3 A；PU 660 W220 V(2)I2 2 A，根据并联电路电流规律 I1I I 2 3 A2 A1 A，R 1 220 ；UR 220 V110 UI 220 V1 A(3)R2 正常工作时消
23、耗的电功率 P2U 2I2220 V 2 A440 W，若用两根都是“220 V 220 W”的电热丝并联，因为都正常工作，则有 P220 W 220 W 440 W，电流 I 2 A，小军的做法是可行的PU 440 W220 V实验突破例 (1)相等 电阻 (2) 电流 (3) 高度差的变化拓展训练 (4) (5) 一是安全，如果容器内是液体，则液体与电接触，加热空气不会出现漏电的危险二是省电，由于加热的是空气，因此耗电量非常小三是空气膨胀大，实验效果更好整合集训1A 2.D 3.C 4.C 5.B 6.C 7.A 8.热效应 电风扇 9.32 3210串 27 11.热 45 12.加热
24、125 13.(1)气球膨胀的程度大小 (2) 电阻 (3)电流 (4)C 14.(1)电热水器正常工作时的电流是 I 9.09 A；PU 2 000 W220 V(2)电热水器所消耗的电能是 WPt2 000 W3060 s 3.6106 J；(3)水温从 20 升高到 40 所吸收的热量为：Q 吸 cmt4.210 3 J/(kg)1.010 3 kg/m340103 m3(40 20 )3.3610 6 J 15.(1)乙 (2)因为 P ，所以 R 24.2 .U2R U2P （220 V）22 000 W(3)热水器装满水，水温从 20 升高到 70 所吸收的热量为：Q 吸 cmt4.210 3 J/(kg)1.010 3 kg/m340103 m3(70 20 )8.410 6 J因为 WQ 吸 即 PtQ 吸 t 5 250 s.Q吸P 8.4106 J2 000 W80%
