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、________法设计方法通过液面高度的变化判断电阻产生热量的多少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、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：发热体优点清洁卫生,没有环境污染效率_______可以方便地控制和调节温度示例电饭煲、电烙铁、电烤箱2.电热危害及防止危害烧坏用电器加速绝缘材料的老化造成输送电能过程中电能损失防止安装______安装散热片安装_______10\n【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 (2022·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： 1．(多选)(2022·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．(2022·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(R1＜R2＜R3)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（）10\nA．aB．bC．cD．三个相同3．(2022·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 (2022·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，则相同时间内产生的热量就最多． 4．(2022·贵港二模)如图甲所示电路，闭合开关S，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5min内产生的热量为________J.5．(2022·玉林防城港)某电热水壶正常工作时的电流为5A、电阻为42Ω.假设电热水壶正常工作时电能全部转化为水的内能，工作5min后，水吸收的热量为________J，此热量能把质量为1kg、温度为20℃的水加热到________℃.[水的比热容c水＝4.2×103J/(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＝可知，当U一定，电阻越大时，电功率越小． (2022·南宁)如图所示电路，电源电压恒为12V，电阻R1的阻值为5Ω，滑动变阻器R2上标有“10Ω 10\n3A”的字样，小灯泡L上标有“12V 6W”的字样，电流表的量程为0～3A.(1)当开关S1、S2、S都闭合时，求小灯泡L在5min内产生的热量；(2)当开关S1、S2、S都闭合时，电流表的示数为2A时，求R2消耗的电功率；(3)当开关S1、S2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、S2、S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、S2都断开，S闭合时，R1与R2串联，为保护电流表，电路中电流最大为1A，为保护灯泡，电流最大为I＝＝＝0.5A，综合考虑确定此时电路中最大电流，再进行计算． 1．电能与电热的关系：电能(电功)(W)电热(Q)计算公式W＝UItQ＝I2Rt快慢程度P电＝UIP热＝I2R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2．电热结合的综合计算：(1)水吸收的热量的计算：Q＝cmΔt.10\n(2)用电器消耗电能放出的热量：I2Rt＝Q＝W＝Pt＝UIt＝t(纯电阻电路)．(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．(2022·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，S2断开时，电熨斗处于低温档，当S1、S2闭合时，电熨斗处于高温档．若电热丝R2的电阻为110Ω，正常工作时高温档的电功率为660W(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“220V 220W”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． (2022·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)两个实验都是观察U形管中液面的____________来比较电阻丝产生热量的多少．10\n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．(2022·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．(2022·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、R2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、R2的电流分别为I1、I2，则（）A．I1>I2，A管中的液面较高B．I1<I2，A管中的液面降低C．I1＝I2，A管中的液面较高D．I1＝I2，A管中的液面较低3．(2022·自贡)将规格都是“220V 100W”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．(2022·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10\n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10Ω的电阻丝后，就可以探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．(2022·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800W和1200W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，800W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，1200W的消耗电能少C．不考虑热损失，800W的消耗电能少；考虑热损失，1200W的消耗电能少D．不考虑热损失，1200W的消耗电能少；考虑热损失，800W的消耗电能少6．(2022·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．(2022·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，S2为三档旋钮开关(金属片M可分别拨至a、b、c处)，电阻丝R1、R2规格相同且阻值不变，b为电阻丝R1的中点．这只电热靴的低温档为6W，则其中温档和高温档分别为（）A．8W，12WB．8W，24WC．12W，18WD．12W，24W二、填空题8．(2022·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．(2022·河池)把R1＝6Ω和R2＝9Ω的两个电阻并联接在电源电压为3V的电路两端时，通过R1、R2的电流之比为________，在相同时间内R1、R2产生热量之比为________．10．(2022·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＝5Ω，R乙＝10Ω，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0.3A，则甲电阻丝在1min内产生的热量为________J.10\n11．(2022·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30min，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：220V频率：50Hz额定功率：3000W容量：60L12.(2022·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R1∶R2＝1∶24，则电饭煲保温和加热各5min时产生的热量之比为________．三、实验题13．(2022·衡阳)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(R1＜R2)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．(2022·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．型号FED－H50额定电压220V最大水量40L额定功率2000W现将水箱中装满水，通电后正常工作30min，水温从20℃上升到40℃，在此过程中[c水＝4.2×103J/(kg·℃)，ρ水＝1.0×103kg/m3]，求：(1)电热水器正常工作的电流；10\n(2)电热水器所消耗的电能；(3)水所吸收的热量．15．(2022·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：HMPZ－12D净重：10kg额定电压：220V类别：防触电保护类额定功率：2kW水容量：40L出厂日期：2022年5月18日编号：2022051188(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＝4.2×103J/(kg·℃)，ρ水＝1.0×103kg/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10\n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 5.3.15×105 95例3 (1)当开关S1、S2、S都闭合时，灯L与R2并联，U＝UL＝U2＝12V，此时灯L正常发光5min内L产生的热量Q＝Pt＝6W×5×60s＝1800J；(2)由P＝UI得流过L的电流IL＝＝＝0.5A，由并联电路的电流特点得流过R2的电流I2＝I－IL＝2A－0.5A＝1.5A，R2消耗的电功率P2＝U2I2＝12V×1.5A＝18W；(3)当开关S1、S2都断开，S闭合时，R1与R2串联，当总电阻最大时，总电流最小，当R＝10Ω最大值时，电路中的总电流最小值为I′min＝＝＝0.8A，题中要求的电流值至少达到：Imin＝Imin＝×3A＝1A＞0.8A，因此不符合要求．则电路中最小电流Imin＝1A，电路中的最大总电阻R＝＝＝12Ω，滑动变阻器的最大值R2＝R－R1＝12Ω－5Ω＝7Ω.题组训练 6.(1)据题意知，当S1、S2闭合时电熨斗处于高温档，则R1、R2并联，由P＝UI得，I＝＝＝3A；(2)I2＝＝＝2A，根据并联电路电流规律I1＝I－I2＝3A－2A＝1A，R1＝＝＝220Ω；(3)R2正常工作时消耗的电功率P2＝U2I2＝220V×2A＝440W，若用两根都是“220V 220W”的电热丝并联，因为都正常工作，则有P＝220W＋220W＝440W，电流I＝＝＝2A，小军的做法是可行的．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1．A 2.D 3.C 4.C 5.B 6.C 7.A 8.热效应 电风扇 9.3∶2 3∶210．串 27 11.热 45 12.加热 1∶25 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＝＝＝9.09A；(2)电热水器所消耗的电能是W＝Pt＝2000W×30×60s＝3.6×106J；(3)水温从20℃升高到40℃所吸收的热量为：Q吸＝cmΔt＝4.2×103J/(kg·℃)×1.0×103kg/m3×40×10－3m3×(40℃－20℃)＝3.36×106J． 15.(1)乙 (2)因为P＝，所以R＝＝＝24.2Ω.(3)热水器装满水，水温从20℃升高到70℃所吸收的热量为：Q吸＝cmΔt＝4.2×103J/(kg·℃)×1.0×103kg/m3×40×10－3m3×(70℃－20℃)＝8.4×106J．因为W×η＝Q吸．即Pt×η＝Q吸t＝＝＝5250s.10
