第六章 第三节 《焦耳定律》（无答案）

第四节 焦耳定律知识点及考童角度 系统学习知识点1 电流的热效应知识浓缩1概念：电流通过导体时电能转化成内能的现象，电流的热效应。2电流热效应的实质：电能转化为_能。典例解读【例l-l】如图l8-4-1所示，下列常见电器中不是利用电流热效应工作的是( )举一反三1-l如图18-4-2所示的电器工作时，将_ 能转化为_能，我们把这些电器统称为_。知识点2探究电热的多少与哪些因素有关（重点）知识浓缩1转换法：本实验通过比较_来判断电阻丝产生热量的多步。2控制变量法：(1)两个容器中密封着等量的空气；(2)探究电热与电阻的关系时，控制电流和通电时间相同，一般将两个阻值不同的电阻_联；(3)探究电热与电流的关系时，控制电阻和通电时间相同。3实验结论：电流产生的热量跟电流、电阻和通电时间有关。【例2-1】（探究题）小明和小玲想利用如图18-4-3所示的装置探究“导体产生的热量与电阻大小的关系”。两瓶煤油中都浸泡着一段金属丝，烧瓶A中的金属丝是铜丝，电阻比较小，烧瓶B中的金属丝是镍络合金丝，电阻比较大。温度计显示煤油的温度。 (1)这两个烧瓶中所盛煤油的质量应该_；实验中把铜丝与镍铬合金丝串联的目的是_。 (2)小玲问小明：“自来水比较容易获得，为什么不用水代替煤油”?对于这个问题，小明与他的同学给出了下列四种答案，你认为合理的是( ) A因为煤油有颜色便于观察 B因为煤油有较大的热值 C因为煤油有比较小的密度 D因为煤油有比较小的比热容 (3)实验中，小明和小玲发现B烧瓶中温度计的示敷升高得快，这表明，在电流和通电时间相同的情况下，导体的电阻越_，产生的热量越多。2-l（包头）用如图18-4-4所示的实验装置探究“电流通过导体产生的热量与电阻的 关系”。1)实验中通过观察 _ _来比较电流产生的热量的多少。(2)为了便于比较两种电阻丝通过电流后产生热量的多少，甲、乙两瓶中要装入_的同种液体。(3)为达到实验目的，选用的两电阻丝的阻值不能_。(4)实验结论是_。知识点3 焦耳定律（重点）知识浓缩1内容：电流通过导体产生的热量跟电流的_成正比，跟导体的电阻成正比，跟通电时间成正比，这个规律叫焦耳定律。2公式及单位：考查角度1：Q=I2Rt及变形公式的计算 【例3-1】（绥化改编）一根60的电阻丝接在36V的电源上，在5min内产生的热量是 J。3-1（一题多变题）一根阻值为30的电阻丝，通电100s，通过的电流为0.2A,则电流通过电阻丝产生的热量是多少？ 一变：某电炉的电阻是100，通电10s产 生的热量是4103 J，那么通过电炉的电 流是多少？ 二变：一根阻值为100的电阻丝，通过电流为2A,产生3.2l04 J的热量需要通电多长时间？ 三变：某电阻丝两端的电压为40V，通过的电流为2A,通电100s产生的热量是多少？考查角度2：串、并联电路中电热与电阻的关系 【例3-2】如图18-4-5所示，电源电压保持不变，R1:R2=4 : 1，则在相同时间内，R1、R2产生的热量之比是( )A.1 : 4 B4 : 1 C.1:5 D5 : l3-2（湖南娄底，一题多变题）两定值电阻丝R1=440，R2=220 。若将R1和R2串联后接在电路中，在相同时间内，R1和R2上产生的热量之比是_ 一变：:（兰州）将阻值为40的电阻丝接在电源两端，通电10min，电流产生的热量是1.5l03J，若将阻值为l0的电阻丝接人同一电源的两端，通电10min，电流产生的热量是( ) A.1.5103 J B.3. 75103 J C7.5103J D6.0l03 J二变：:电炉丝断了，去掉1/5后，仍然接在原来的电源两端，则在相同时间内产生的热量与原来产生的热量之比为( )A5 : 4 B1 : 5 C5 : 1 D4 : 5考查角度3：Q=Pt的电热计算（易错点） 【例3-3】一只电烙铁标有220V 40W,在额定电压下通电10min产生的热量是 J。3-3一电热水壶接在220V的电路中，在800S内产生的热量是8l05J，求该电热水壶的功率是多少？考查角度4：非纯电阻电路的电热计算（易错点） 【例3-4】一台电动机线圈的电阻为1，线圈两端所加的电压为2V时，电动机正常工作，此时电流为0.8A，lmin内线圈产生的热量是_J。 3-4. （四川泸州改编）一个额定电压为12V的小型电动机正常工作时，测得通过电动机的电流是0.5A，工作10min该电动机线圈产生的热量是360J，则电动机线圈的电阻是_。考查角度5：利用焦耳定律解释电热现象 【例3-5】旧白炽灯在工作时，容易在灯丝最细处熔断，这是因为与相同长度的灯丝较粗处相比，灯丝最细处( ) A电热最多 B电流最大 C电阻最小 D电压最小 3-5.(辽宁本溪实际应用题）据报道，近几年有许多重大火灾都是因线路连接处接触不良造成的，教训十分深刻，线路连接处接触不良引起火灾的原因是：当线路连接处接触不良时该处的电阻将_，在该接触处就会产生局部过热升温，接触处的电阻又随温度的升高而_，从而形成电热的逐步积累和恶性循环，以致引发火灾。知识点4 电热的利用和防止（重点）知识浓缩1电热的利用：(1)加热物体，(2)驱潮。2电热的危害及防止：电热若不能及时散发出去，会使用电器的温度过高从而导致用电器工作失常，甚至引发火灾，因此需要通过散热孔或散热片将热量及时散发出去。综合应用探究 培优拔尖典例解读拔尖角度1：串、并联电路中电热的计算（拓展点） 【例1】如图18-4-6所示，R1=400，R2的变阻范围是0-20，电源电压U=12V不变，当S断开，滑片P滑到B点时，电路消耗的总功率是1.2W。则R2的阻值是 ，当S闭合，滑片P滑到A点时，电路在1min内产生的总热量是_J。举一反三1（一题多变题）如图18-4-9所示，R1和R2为定值电阻，R1的阻值为10，将它们串联后接在电压为12V的电源上，电流表的示数为0.5A，则通电1min，R2产生的热量是多少？一变：如图18-4-10所示，标有“6V 3W”字样的小灯泡与最大阻值为10的滑动变阻器串联在电路中。当变阻器连入电路中的电阻为6时灯正常发光。（不考虑灯泡电阻受温度影响，电源电压不变）求：灯泡电阻和电源电压；灯泡正常发光1min滑动变阻器产生的热量。二变:（江苏宿迁改编）如图18-4-11所示，Rl=15，R2=2O，闭合开关后，电流表的示数为0.4A，求：R1两端的电压是多少？通过电阻R2的电流是多少？若通电100s，R2产生的热量是多少？三变：如图18-4-12所示，电阻R1=10 ，电源电压不变，当开关S接1时，电压表的示数为6V，电流表的示数为1A。求：R1的阻值是多少？当开关S接2时，电压表的示数为多大？若通电lmin，电阻R2产生的热量是多少？拔尖角度2：“多挡位”电热器（拓展点）【例2】（实际应用题）小明家新购置一个电饭锅，其铭牌如下表所示，表格中的额定功率均是指电路的总功率，电路原理如图18-4-7所示，图中的S1是电源开关，S2是加热、保温转换开关。小明在一次煮饭的过程中，同时闭合开关S1和S2，通电15min后，开关S2弹起断开，电饭锅进入焖饭保温工作状态，再经过10min后，锅内米饭完全煮熟，开关S1断开。试计算(1)在这次煮饭的全过程中，电饭锅消耗了多少电能？(2)R1和R2的阻值分别是多大？2.（辽宁阜新，实际应用题）如图18-4-13是一条电热毯电路的示意图，Ro是发热电阻丝，R是串联在电路申的电阻，S是温控开关，电热毡铭牌上标有“220V 40W”字样。问：（不考虑温度对电阻值的影响）(1)要使电热毯处于低温挡，开关S应处于_状态；(2)发热电阻丝Ro的阻值是多大？(3)当电热毯处于低温挡时,电路中的电流为0.1A，则在20min内R2产生的热量是多少？方法规律：电热器工作时将电能转化为内能，根据实际需要往往要设计不同挡位电热器的高低挡指的是“功”不同，电源电压不变，高挡时功率大，电阻小，为单电阻或两电阻并联；而低挡时功率小，电阻大，为两电阻串联或单电阻，具体电路结构有以下四种(如图18-4-8)。基础演练提升训练拓展巧练A组：基础巩固训练l（江苏常州）如图18-4-14所示，将两根电阻丝R1、R2分别插入甲、乙两瓶等量煤油中，串联接入电路，R1:R2=2:5，通电一段时间后，R1、R2产生的热量之比为( ) A2 : 5 B5 : 2 C4 : 25 D25 : 42（长沙，易错题）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，菪通电时间相同，则下列说法正确的是( ) A电冰箱产生的热量最多 B电风扇产生的热量最多 C电热毯产生的热量最多 D三者产生的热最一样多3（沈阳改编）如图18-4-15所示是探究在通电时间一定时，电流产生热量与哪些因素有关的实验装置。烧瓶内装有质量和初温完金相同的煤油，瓶中铜丝和镍铬合金丝的长度、横截面积相同，下列选项是关于此实验的一些描述，其中正确的是( )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,A瓶中温度计的示数更高D在乙图中，电流越大，温度计的示数升高得越多4.（湖南衡阳）某导体的电阻是5，通过它的电流为0.2A，10s内通过该导体产生的热量是 J，电热器中的电饭锅是利用电流的_效应制成的加热设备。5(四川南充）已知R1 : R2=3 : 4，当R1、R2串联在电路中时，R1、R2两端的电压之比U1:-U2=_，当电阻R1、R2并联在电路中时，在相同的时间内电流通过R1、R2所产生的热量之比Ql : Q2=_。6.（山东烟台）学习完电热和电功率的知识后，小明和小红将相关的知识归纳总结在下表中，你认为正确的有_（只填序号）。7.（广东肇庆）如图18-4-16甲所示，两只相同的烧瓶里装有同样的煤油，它们的初温相同，实验小组同学利用该装置探究“电流的热效应与电阻的关系”(1)请用笔画线代替导线，将图甲的电路连接完整（要求两电阻串联，通过电阻丝的电流可以改变且连线不得交叉）。(2)两烧瓶中电阻丝的材料、横截面积均相同，由图可知，两电阻丝的阻值Ra_（填“” ”或“=”）Rb。(3)通电一段时间后，a、b两温度计的示数如图乙所示，则b的示数是_，由此可知:在相同的时间内，电流一定时，电阻越_，它产生的热量越_。(4)若将图甲的电路改成图丙所示，通电一段时间后_（填“a”或“b”）温度计的示数 较大。 8.（营口）电热毯电阻丝断了，将电阻丝接上后可以继续使用，但在使用中发现接头处容易被烧焦，请解释容易被烧焦的原因。B组：能力提升训练9某校“STS”小组的同学为了开展科学实验，自制了一台电烤箱，电烤箱的电阻丝通过的电流是5A时,1min产生6.610J的热量，下列说法中错误的是( ) A电阻丝工作时的电阻是44 B电阻丝消耗的电功率是1.1l03 kW C电阻丝两端的电压是220V D电阻丝消耗的电功率是l.1l05 W10如图18-4-17所示，电阻R1=10 ，若断开S2、闭合Sl，电流表的示数I1=0.30A,若闭合S1、S2,电流表的示数I=0.50A，则电阻R2通电1min产生的热量为( ) A225 J B81J C36 J D24 J11（实验评估题）在研究“影响电流热效应的因素”实验中，刘海洋同学为了研究通电导体电阻的大小对产生热量多少的影响，设计的正确方案是，选择两个阻值_（填“相等”或“不等”）的电阻丝，控制通过两个电阻丝的电流_ _（填“相等”或“不等”）。通电时间相等，比较产生热量多少。于是他找来两段材料、粗细相同，长短不同的电阻丝分别绕制成两个外形相同，长度不同的电阻圈串联在电路中，同时将火柴分别插入两个电阻圈中，如图18-4-18所示，他想通过火柴被点燃的先后来比较电阻丝产生热量的多少。当电路接通后，他发现两根火柴几乎同时被点燃，于是得到电阻大小对产生热量多少没有影响的结论。你根据掌握的知识，对他的结论做出评价，并分析火柴同时被点燃的主要原因。12如图18-4-19所示，灯L上标有“6V 3W”字样（不考虑温度对灯丝电阻的影响），电阻R1=20。求：(1)灯丝的电阻。(2)当开关S1闭合，S2、S3都断开时，灯L正常发光，求电源电压。(3)开关S1、S2、S3都闭合，且滑片P在b端时，电流表的示数为2.4A，滑动变阻器R2的最大阻值。(4)当开关S1断开，S2、S3都闭合，且滑片P在a、b间中点时，在1min内滑动变阻器产生的热量。13(山东菏泽模拟，一题多变题）电动机是一种使用广泛的动力机械，从能量转化的角度看，它主要是把电能转化为机械能，还有一部分在线圈中以热量的形式散失掉。现有一台电动机，当电动机两端加220V电压时，通过电动机线圈的电流为50A。问：(1)每分钟该电动机消耗的电能是多少？(2)已知电流通过导体产生的热量为Q=I2Rt（其中I、R和t分别表示通过导体的电流、导体的电阻和通电时间），若该电动机线圈的电阻是0.4,则线圈每分钟产生多少热量？ 一变：增加问题：这台电动机每分钟所做的机械功是多少？ 二变：增加问题：这台电动机工作时，电能转化为机械能的效率是多少?4有一种半导体材料的电阻值随着温度的变化而明显改变，用这种材料制作的电阻称为热敏电阻，图18-4-20甲所示是某热敏电阻R的阻值随温度变化的图象，小马同学用该热敏电阻R和电压表设计了一个测量范围为0100的水温表，图乙所示是这个水温表的原理图。图中的电压表的量程为0-3V，定值电阻Ro的阻值为100，要求当水温达到100时，电压表的示数达到最大值。请完成下列问题。(1)根据图象回答该热敏电阻在100时的电阻值为多大。(2)电源电压为多大？(3)当水温达到l00时，电路消耗的总功率是多少？(4)通过计算说明水温表刻度盘上的0应该与电压表刻度盘的什么位置对应？ 竞赛题5.（上海大同杯复赛）如图18-4-21是多挡位电热器的工作电路图，电热器内只有两个阻值分别为R1=50和R2=100的电热丝；旋转开关内有一块绝缘圆盘，在圆盘的边缘依次有“0、1、29”共10个金属触点；可以绕中心轴转动的旋钮开关两端各有一个金属滑片，转动旋钮开关可以将相邻的触点连接，如旋钮上的箭头指向图中位置D时，金属滑片将2、3触点接通，同时另一端将7、8触点接通。电源电压为220V。用这个旋钮开关可以实现电热器有多挡位加热功率的要求，请回答(1)该电热器可有几个不同加热挡位？(2)将此电热器接入家庭电路中，电热器在正常工作时每个挡位的功率各是多大？并分别指出旋钮开关接在哪个挡位。全章整合与拔高全章知识结构二专题整合与拔高 本章中考动向：本章内容是初中电学知识的核心，也是中考的重点，经常以“压轴题”形式出现，所占分值比例较大一般围绕以下六个方面命题：(1)电能表读数和应用；(2)用电器的额定功率和实际功率；(3)电功和电功率的计算；(4)焦耳定律；(5)测算小灯泡的电功率；(6)探究电流的热效应跟电阻的关系。综合与拔高专题专题一：动态电路中电功率的综合计算 【例】如图18-l所示，电源电压保持不变，R1=10，R2为滑动变阻器，闭合开关S，当滑片P在a端时，电流表的示数为0.3A，当滑片P在b端时，电压表示数为2V。求： (1)滑动变阻器Rl的最大阻值？ (2)当滑片P在b端时，R1消耗的电功率是多大？链接中考训练l(四川摹枝花）如图18-4所示电路，电源电压不变。闭合开关S，当滑片P置于变阻器的b端时，电压表的示数为6V，当滑片P量于变阻器的中点时，电压表的示数变化了2V，从P量于中点开始，在20s内定值电阻R1产生的热量为64J。则下列判断正确的是( ) AR1的阻值为10B滑动变阻器R的最大阻值为20 C电源电压为10VDR1先后两次消耗的电功率之比为3 : 4专题二 电学与热学的综合计算 【例】（江西，图文信息题）家用电器的使用日益广泛，好学的瑞瑞突发奇想，想检验电热水壶和电饭煲谁的热效率高。如图18-2所示是瑞瑞察两种电器及其铭脾，下表是瑞瑞在使用这两种电器（正常工作）烧水时所记录的数据。 (1)在l标准大气压下，把电热水壶中的水烧开，水需要吸收多少热量？ (2)试通过计算说明电热水壶和电饭煲的热效率谁高。链接中考训练 2.（广东揭阳）如图18-5所示是电热水壶铭牌。为了测量它烧水时的实际功率，石磊和哥哥合作进行了如下实验，关掉家里所有用电器，将该电热水壶装了0.6L(600cm3)20的水，接入家庭电路中，闭合壶的开关，测得壶中的水从20上升到100所用的时间是3.5min。同时观察到家中电能表（如图18-6）转盘转过的转数正好为90转(r)。已知水的比热容c=4.2103J(kg)。请根据相关信息，求: (1)电热水壶中水吸收的热量。(2)电热水壶烧水的实际功率。专题三：电学和力学的综合计算 【例】图18-3是一电动机通过动滑轮提升重物的装置示意图，假设电源电压为380V保持不变，电动机线圈电阻为1 ，不考虑电动机各处摩擦。当电动机将540kg重物匀速提升16m的过程中，电路中的电流为20A，动滑轮的机械效率为80%(g取10 N/kg)。则： (1)电动机所施加的拉力F做的功是多少？ (2)电动机所施加的拉力F是多少？ (3)电动机线圈电阻的发热功率是多少？ (4)试从能量转化和守恒的角度，求电动机提升重物所用的时间。链接中考训练3（重庆）随着科学技术的发展，电动自行车已成为大众化的一种交通工具，小周和他爸爸在一段平直公路上对家里的电动自行车进行了测试，若电动自行车在行驶过程中消耗的电能有75转化成机械能，电动机的额定功率是240W正常工作时电流为5A。求：(1)电动机正常工作时电压是多少？(2)小周骑着电动自行车测试时，电动自行车以额定功率在平直公路上行驶，获得了速度v随时间t变化的关系图象，如图18-7所示，此过程中电动自行车的牵引力是多大？(3)若测试中电动自行车一直以额定功率行驶，小周骑着电动自行车匀速经过一段平直公路需要1min，小周的爸爸骑车时受到的阻力是小周骑车时的1.2倍，小周的爸爸骑车匀速经过同一路段需要多少时间？方法技巧专题专题四：图象法 【例】（广西河池）热熔胶是生产中常用的粘合剂，它在常温下是固体，熔化后再冷却就能将物体牢牢地粘合在一起。图18-8甲是热熔胶枪（简称“胶枪”）的外形，其内部有两只相同的PTC加热元件，电路如图乙所示，单只PTC加热元件的电阻与温度的