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18.4焦耳定律
【题型1】电流的热效应 15
【题型2】探究影响电流通过导体时产生热量的因素 16
【题型3】焦耳定律 18
【题型4】电热器的工作部分与导线的发热情况比较 21
【题型5】家庭电路用电器的导线发热和损坏的原因 23
【题型6】焦耳定律的综合应用 24
【知识点1】电流的热效应 （1）概念：电流通过导体时电能转化成内能，这种现象叫作电流的热效应。
（2）理解：电流的热效应是一种普遍现象，只要用电器对电流有阻碍作用，电流流过用电器时就会发热，就会有电能转化为内能。 考查电流的热效应的现象。
例：下面的器材中，不是利用电流热效应来工作的是（　　）
A.用电烙铁在葫芦上作画
B.用电熨斗熨衣服
C.用电热刀裁剪塑料绳带
D.用电吹风吹去暖气片上难以够着的灰尘
分析：电流流过导体时，导体要发热，这种现象是电流的热效应。发生电流的热效应时，电能转化为内能。
解析：解：
A、电烙铁在葫芦上作画时主要把电能转化为内能，是利用电流热效应工作的，不合题意；
B、电熨斗熨衣服时将电能转化为内能，利用了电流的热效应，不合题意；
C、用电热刀裁剪塑料绳带时将电能转化为内能，利用了电流的热效应，不合题意；
D、用电吹风吹去暖气片上难以够着的灰尘时，将电能转化为机械能，不是利用电流热效应工作的，符合题意。
故选：D。
点评：利用电流的热效应工作的家用电器工作时，都是电能转化为内能，这是判断的关键。 要熟悉相关知识，了解各电流效应所对应的应用． 【知识点2】探究影响电流通过导体时产生热量的因素 1.实验器材：密闭容器两个，U形管两个、导线若干、不同阻值电阻丝若干、电源。
2.实验装置：
2.实验步骤：
（1）探究电流通过导体产生热量的多少与电阻的关系
实验设计：保持电流和通电时间不变，改变电阻。如图甲，把两个不同的电阻串联在电路中。
（2）探究电流通过导体产生热量的多少与电流的关系
实验设计：保持电阻和通电时间不变，改变电流。如图乙，将两个相同的电阻先联，再与另一个电阻串联。
（3）探究电流通过导体产生热量的多少与通电时间的关系
实验设计：保持电阻和电流不变，改变通电时间。
3.实验结论：
①在电流和通电时间相同的情况下，电阻越大，产生的热量越多；
②在电阻和通电时间相同的情况下，通过电阻的电流越大，产生的热量越多；
③在电阻和通过电阻的电流相同的情况下，通电时间越长，产生的热量越多。 考查探究影响电流通过导体时产生热量的因素的实验，包括实验原理，实验器材，实验步骤，实验方法，数据分析，注意事项等内容。
例：如图是探究“电流通过导体时产生热量与哪些因素有关”的实验装置，两个透明容器中密封着等量的空气。
（1）实验中通过观察______来比较电流通过导体产生热量的多少。
（2）图甲中R1、R2串联，可探究电流产生的热量与______的关系。
（3）乙装置中的电阻R3的作用主要是使电阻R1和R2中的电流______（选填“相等”或“不相等”），为了使实验现象更明显，可以将R3的阻值换成更______的（选填“大”或“小”）；若通过R1电流为2A，则通电1min，R2产生的热量为______J。
（4）乙装置中，如果R3断路，在通电时间相同时，与R3没有断路时相比较，右侧U形管中液面的高度差将______（选填“变大”、“变小”或“不变”）。让乙装置冷却到初始状态，若将右侧并联的两根电阻丝R2、R3都放入容器中，该装置______探究电流产生的热量与导体电阻的关系（选填“能”或“不能”）。
分析：（1）电阻丝产生的热量不易直接观察，由转换法，可使等质量初温相同的液体吸收热量，由温度变化确定产生的热量多少；
（2）电流通过导体产生的热量与通过的电流、导体的电阻和通电时间有关，研究与其中一个因素的关系时，要控制另外两个因素不变，结合串联电路电流的规律分析；
（3）分析乙装置电路连接，根据串联和并联电路电流的规律分析；根据Q=I2Rt和并联电路电压的规律及欧姆定律分析回答；
（3）根据并联电路电流的规律及欧姆定律得出通过R2的电流是通过R1电流的0.5倍，根据Q=I2R2t得出通电1min后R2产生的热量；
（4）在乙实验中，电阻R3断路后，根据并联电阻的规律及电欧姆定律可知确定电路中的电流变化，结合Q=I2R2t回答；
并联电阻小于其中任一电阻，根据分压原理及Q=分析；R2、R3都放入容器中，根据并联电阻的规律及控制变量法回答。
解析：解：（1）根据转换法，实验中通过观察U形管液面的高度差来比较电流通过导体产生热量的多少。
（2）甲装置中，两电阻串联，通过的电流和通电时间相同，而电阻不同，故该装置用来探究电流产生的热量与电阻的关系；
（3）乙装置中，右侧两电阻并联后再与左侧电阻串联，容器内两电阻大小相等，根据并联和串联电路电流的规律，通过左侧容器中电阻的电流大于通过右侧容器中电阻的电流，而通电时间相同，故乙实验可以研究电流产生的热量与电流的关系，故乙装置中的电阻R3的作用主要是使电阻R1和R2中的电流不相等，为了使实验现象更明显，根据Q=I2Rt，在电阻和通电时间相同的条件，应使通过两容器内的电流差别较大，根据并联电路电压的规律及欧姆定律，可以将R3的阻值换成更小的；
（3）根据图乙可知，相同阻值的R3、R2并联后再与R1串联在电路中，根据并联电路电流的规律及欧姆定律可知，则通过R3、R2的电流是相同的，根据并联电路的电流规律可知，通过R2的电流是通过R1电流的0.5倍，所以通过R2的电流为：
I=0.5×2A=1A；
通电1min后R2产生的热量为：
Q=I2R2t=（1A）2×5Ω×60s=300J。
（4）并联电阻小于其中任一电阻，由于电阻R3断路，R2并联部分的电阻变大，分压增多，根据Q=知相同时间R2产生热量变多，因此右侧U形管中液面的高度差将变大。让乙装置冷却到初始状态，若将右侧并联的两根电阻丝R2、R3都放入容器中，等效电阻变小（小于5欧姆，通过R1和等效电阻的电流和通电时间相同，能探究电流产生的热量与导体电阻的关系。
故答案为：（1）U形管液面的高度差；（2）电阻；（3）不相等；小；300；（4）变大；能。
点评：本题探究“导体产生的热量与什么因素有关”，考查控制变量法、转换法、串联和并联电路的规律及焦耳定律及焦耳定律的运用。 1.U形管内液面高度差越大，产生的热量越多。
2.使用中，无论条件如何，U形管内液面高度都相同，可能是：
装置气密性不好，重新安装，检查气密性是否良好。
3.实验中加热空气相比加热液体的好处：
①空气膨胀体积变大，实验效果明显；
②加热空气，耗电量少，实验时间短。 【知识点3】焦耳定律的简单计算 （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，这个规律叫焦耳定律．
（2）公式：Q=I2Rt，公式中的电流I的单位要用安培（A），电阻R的单位要用欧姆（Ω），通过的时间t的单位要用秒（s）这样，热量Q的单位就是焦耳（J）． 考查焦耳定律的简单计算，对公式的简单运用。
例：如图所示电路，已知电源两端的电压U=12V保持不变，电阻R1=2Ω，当开关闭合时，电压表示数为3V。求：
（1）电流表的示数I；
（2）电阻R2的阻值；
（3）电路中的总功率；
（4）电阻R2在1min内产生的热量。
分析：由电路图可知，R1与R2串联，电压表测R1两端的电压，电流表测量电路中的电流；
（1）根据欧姆定律计算通过电阻R1的电流，即电流表的示数；
（2）根据串联电路电压规律计算R2两端的电压，由欧姆定律算出电阻R2的阻值；
（3）由P=UI算出电路中的总功率；
（4）根据Q=I2Rt求出R2在1min内产生的热量。解析：解：由电路图可知，R1与R2串联，电压表测R1两端的电压，电流表测量电路中的电流；
（1）根据欧姆定律可得通过电阻R1的电流：
I===1.5A，即电流表的示数为1.5A；
（2）因串联电路中总电压等于各分电压之和，所以，R2两端的电压：
U2=U-U1=12V-3V=9V；
串联电路中电流处处相等，根据欧姆定律可得电阻R2的阻值：
R2===6Ω；
（3）电路中的总功率为：
P=UI=12V×1.5A=18W；
（4）R2在1min内产生的热量：
Q2=I2R2t=（1.5A）2×6Ω×60s=810J。
答：（1）电流表的示数I为1.5A；
（2）电阻R2的阻值为6Ω；
（3）电路中的总功率为18W；
（4）电阻R2在1min内产生的热量为810J。
点评：本题考查了串联电路的特点、电功率公式、焦耳定律公式和欧姆定律公式的应用，是一道较为简单的应用题。 适用于任何电路。 【知识点4】焦耳定律的比例计算 根据Q=I2Rt=t公式（有时需要对公式进行变形），将题干的比值关系代入即可，注意计算不要错误。 考查电功率的比例计算。
例：两个电热器的电阻之比是5：4，将两者并联接在电路中使用。在相同的时间内，它们放出的热量之比为______；如果它们放出相等的热量，则通电时间之比是______。
分析：两个电热器并联起来接入电路时，它们两端的电压相等，又知道它们的阻值之比，根据Q=I2Rt=t求出相同时间内产生的热量之比；
根据Q=t算出它们放出相等的热量时的通电时间之比。
解析：解：由题意可知，两个电热器并联起来接入电路中，且R1：R2=5：4，
因为并联电路中各支路两端的电压相等，
所以由Q=I2Rt=t可得，相同时间内产生的热量之比：
===；
如果它们放出相等的热量，则通电时间之比是：
===。
故答案为：4：5；5：4。
点评：本题考查了焦耳定律的灵活应用，关键是知道电热器为纯电阻用电器，电热公式和电功公式通用。 计算过程要注意各量之间的关系时要仔细，容易上下颠倒。 【知识点5】焦耳定律的应用 焦耳定律是电能转化为热能的基本定律，其应用广泛且实用。在能源产业中，能够通过焦耳定律计算电阻产生的热损耗，为发电和输电提供依据；在电子设备领域，可以借助焦耳定律计算出电阻元件产生的热量，从而设计合理的散热系统；在热学领域，焦耳定律也被用来研究物体的温度变化和热传导过程。总体而言，焦耳定律的应用为各个领域的研究和实践提供了重要的理论依据 考查焦耳定律的在实际生活中的应用。
例：《好奇实验室》为大家野外生存取火提供一种方法（如图所示）。口香糖里取出可导电的铝箔纸，并将铝箔纸剪成两端大、中间细的条状，把两端分别紧紧贴在电池的正负两极，铝箔纸可着火。请你用所学物理知识分析能着火的原因。
分析：金属都具有导电性；导线直接将电源连接起来的电路叫短路，短路时，容易烧坏电路或形成火灾。
导体的电阻是导体本身的一种性质，电阻的大小与导体的材料、长度、横截面积、温度有关。
解析：答：因为铝属于金属，因此具有导电性，铝箔纸两端的铝面直接接触电池的正负极，造成短路，电阻小，根据I=
知电流很大；由于横截面积越小电阻越大，则铝箔纸中间最细处的电阻大，根据Q=I2Rt知电路中迅速产生大量热量使温度达到铝箔纸的着火点而使之燃烧，所以中间处很快开始冒烟起火。点评：因为铝属于金属，因此具有导电性，铝箔纸两端的铝面直接接触电池的正负极，造成短路，电阻小，根据I=
知电流很大；由于横截面积越小电阻越大，则铝箔纸中间最细处的电阻大，根据Q=I2Rt知电路中迅速产生大量热量使温度达到铝箔纸的着火点而使之燃烧，所以中间处很快开始冒烟起火。 理解焦耳定律是解题的关键。 【知识点6】电热的利用 （1）电流的效应：电流通过导体时电能转化成热，这个现象叫做电流的热效应。
（2）电流热效应的实质：是电流通过导体时，由电能转化为内能。
（3）电热器：电流通过导体时将电能全部转化为内能的用电器。其优点是清洁、无污染、热效率高，且便于控制和调节电流。
（4）有时人们利用电热，如电饭锅、电熨斗等；有时人们防止电热产生的危害，如散热孔、散热片、散热风扇等。 会判断哪些用电器是利用电热工作；能比较出家用电器中相同时间内产生电热最多的用电器。
例：将规格都是“220V 150W”的一台电风扇、一台电视机和一只电烙铁分别接入家庭电路中，正常工作相同时间。下列说法正确的是（　　）
A.三个用电器产生的热量相等
B.三个用电器电压不相等
C.三个用电器均能将电能全部转化为内能
D.三个用电器消耗的电能一样多
分析：家庭电路的电压是220V，将三个用电器分别接入家庭电路中，这三个用电器都在额定电压下工作，实际功率等于额定功率，由W=Pt可知相同时间内三个电器消耗电能的关系；从每个电器工作时的能量转化上分析。
解析：解：AC．电风扇将电能主要转化为机械能，少部分转化为内能；电视机主要将电能转化为光能，一部分转化为内能；而电烙铁是将电能全部转化为内能，所以电烙铁产生的热量最多，故AC错误；
B．三个用电器的规格都是“220V150W”，正常工作时，其实际电压等于额定电压，都是220V，故B错误；
D．根据W=Pt可知，三个用电器消耗的电能一样多，故D正确。
故选：D。
点评：用电器工作的过程就是电流做功的过程，也是电能转化成其他形式能的过程，电流通过用电器做了多少功，就有多少电能转化成其他形式的能；
本题中学生容易误认为三个电器在相同时间内电流产生的热量一样多，这是由于不了解每个用电器工作时的能量转化造成的。 电热既有有利的一面，又有有害的一面。人们利用电流的热效应制成各种用电器，对于不需要的电热，要想办法尽量减小其造成的危害。 【知识点7】电热的多挡问题 多档位的实质是利用多开关控制接入电路中电阻的大小，从而改变用电器电功率来实现对档位的控制。
高温档：在相同时间内放出的热量最多，热功率最大，电阻R高最小；
中温档：在相同时间内放出的热量低于高温档，热功率低于高温档，电阻R中高于高温档；
低温档：在相同时间内放出的热量最少，热功率最小，电阻R低最大。 常考查生活中的电热毯、电热水器、电饭锅、电暖气等发热体的档位问题，通常是综合计算，有一定难度。
例：小亮家新买了一辆汽车，车上的座椅垫具有电加热功能，如图甲所示。通过观察和研究，他了解到该座椅垫有“高温”、“低温”和“关”三个挡位，“高温”挡功率为36W，“低温”挡功率为18W。该座椅垫加热部分的电路简图如图乙所示，电源电压为24V，S为挡位切换开关。R1和R2为电热丝。通过计算回答：
（1）当座椅垫处于“高温”挡加热时，座椅垫工作5分钟，R1产生的热量是多少焦？
（2）电热丝R1和R2的阻值是多少？
分析：（1）当座椅垫处于“高温”挡加热时，由图乙可知此时只有R1工作，根据Q=W=Pt求出座椅垫工作5分钟，R1产生的热量；
（2）根据P=求出电热丝R1的阻值；由图乙可知，电路处于低温挡时，R1、R2串联，根据P=求出R1、R2的串联总电阻，根据串联电路的电阻特点求出R2的阻值。
解析：解：（1）当座椅垫处于“高温”挡加热时，由图乙可知，此时只有R1工作，
座椅垫工作10min产生的热量：Q=W=P高温t=36W×5×60s=10800J；
（2）由P=可知，电热丝R1的阻值：R1===16Ω；
当电路的座椅垫处于“低温”挡加热时，由图乙可知，R1与R2串联，电路的总电阻：R===32Ω，
根据串联电路的电阻特点可知，电热丝R2的阻值：R2=R-R1=32Ω-16Ω=16Ω。
答：（1）座椅垫工作5分钟R1产生的热量是10800J；
（2）电热丝R1的阻值是16Ω；R2的阻值是16Ω；
点评：本题考查串联电路的特点、电功率公式以及焦耳定律的应用，难度不大。 电流通过电动机做功消耗的电能，一部分转化为机械能，另一部分是转化为内能，也就是W≠Q。那么，用来计算电功的公式W=UIt 不能用来计算电热，电热只能用焦耳定律 Q=I2Rt来计算。 【知识点8】电热的综合计算 （1）焦耳定律定义式：Q=I2RT。
有关焦耳定律的注意事项：对于纯电阻电路，电流做功消耗的电能全部转化为内能（Q=W），这时以下公式Q=I2Rt=t均成立；对于非纯电阻电路，电能除了转化为内能，还要转化为其他形式的能量。求Q时只能用Q=I2Rt。
（2）串并联电路电功特点：
①在串联电路和并联电路中，电流产生的总热量等于部分电热之和；
②串联电路中，各部分电路的热量与其电阻成正比，
③并联电路中，各部分电路的热量与其电阻成反比。 解决热电综合计算题一般涉及到的物理公式包括物体吸热公式、放热公式、热值公式、热效率公式、电功公式、电功率公式等；涉及到的物理规律有热平衡思想、串联电路特点、欧姆定律、焦耳定律等。例：如图甲所示是一款超市用的透明玻璃门展示冰柜，其内部电路具有制冷冰柜和加热防雾两种功能，内部温度高时，温控开关S1自动闭合，冰柜内部额定功率220W的制冷压缩机开始制冷，达到预定低温时，S1自动断开停止工作；为防止柜内水蒸气变冷时凝结在玻璃内表面上影响视线，可以只闭合防雾开关S2，使冰柜玻璃门夹层中额定功率为100W的电热丝正常加热，请回答下列问题：
（1）透明玻璃门展示冰柜在制冷时，电能主要转化为______能。
（2）其中防雾电热丝的电阻为多少？
（3）该冰柜玻璃门的质量是5kg，若热效率是70%，电热丝正常工作使玻璃门升高4℃，至少需要多长时间？[玻璃的比热容为0.84×103J/（kg ℃）]
（4）冰柜的电热丝与电动制冷压缩机一天累计均正常工作大约3h，一月按30天计算，总共消耗多少千瓦时电能？
分析：（1）压缩机工作时，将电能转化为机械能；
（2）根据P=求出防雾电热丝的电阻；
（3）根据Q吸=cmΔt求出玻璃门吸收的热量，根据效率公式求出电热丝消耗的电能，根据P=求出电热丝加热的时间；
（4）根据题意求出电热丝和压缩机的总功率，根据W=Pt求出一个月消耗的总电能。
解析：解：（1）透明玻璃门展示冰柜在制冷时，电能主要转化为机械能；
（2）根据题意可知，只闭合防雾开关S2，电热丝R正常加热，
由P=可知，防雾电热丝的电阻：R===484Ω；
（3）玻璃门吸收的热量：Q吸=cmΔt=0.84×103J/（kg ℃）×5kg×4℃=1.68×104J；
由η=可知，电热丝消耗的电能：W===2.4×104J，
由P=可知，电热丝加热的时间：t===240s；
（4）冰柜的电热丝与电动制冷压缩机的总功率：P总=P压缩机+P电热丝=220W+100W=320W=0.32kW，
由P=可知，一个月消耗的总电能：W′=P总t′=0.32kW×30×3h=28.8kW h。
答：（1）机械；
（2）其中防雾电热丝的电阻为484Ω；
（3）电热丝正常工作使玻璃门升高4℃，至少需要的时间为240s；
（4）总共消耗的电能为28.8kW h。
点评：本题考查用电器工作过程中的能量转化、电功率公式、吸热公式、效率公式以及电功率公式的应用，属于电热综合题。 （1）把握公式的含义和用法，灵活进行运用：电学计算离不开公式，而掌握公式的熟练程度直接关系到解题速度。俗话说“磨刀不误砍柴工”，只有把电学公式理解透彻并记“熟”了，做题时方能生出“巧”解来。
（2）寻找隐含条件，排除解题障碍：电学综合题中的隐含条件，往往包含于物理现象、用电器铭牌、生产生活常识、电学常数以及题目的图之中，只要我们细心挖掘，总是可以找到的。
（3）运用数学方法，提高解题能力：解答电学综合计算题，需要应用数学方法，通过建立等量关系进行求解。在电路计算中建立等量关系的思路很多，如串、并联电路的电压、电流、电阻关系；串联电路的电压分配，并联电路的电流分配；电源电压不变，定值电阻阻值不变等，要根据题目的具体情况恰当地进行选择。 【知识点9】非纯电阻电路的相关计算 （1）只有在全部转化为内能的电路中，消耗的电能才等于电热，即Q=W。
（2）在部分转化为内能的电路中，消耗的电能用W=Pt=UIt来计算，产生的电热用Q=I2Rt来计算。 考查非纯电阻电路的相关计算，包括电机，电动机，电风扇、电解槽等。
例：百善孝为先，我们可以从点点滴滴的小事做起。佳佳将自己的压岁钱省下来给奶奶买了一款足浴盆。这款足浴盆工作时的简化电路如图，它有加热功能和按摩功能。电动机线圈电阻为4Ω，加热电阻正常工作时电功率为1kW，电源电压220V稳定不变。
（1）启动按摩功能时，电动机启动，通过电动机线圈的电流为0.1A，按摩20min，电动机线圈产生的热量是多少？
（2）加热电阻正常工作时的电阻是多少？
（3）在足浴盆中加入质量为4kg、初温为20℃的水升高至40℃。若加热时间为420s，它的电加热效率为多少？[c水=4.2×103J/（kg ℃）]
分析：（1）根据Q=I2Rt求出电动机线圈产生的热量；
（2）知道加热电阻正常工作时的电功率，根据P=求出加热电阻正常工作时的电阻；
（3）根据Q吸=cm（t-t0）求出水吸收的热量，根据W=Pt求出加热电阻消耗的电能，根据效率公式求出电加热效率。解析：解：（1）电动机线圈产生的热量：Q=
RMt′=（0.1A）2×4Ω×20×60s=48J；
（2）由P=可知，加热电阻正常工作时的电阻：R===48.4Ω；
（3）水吸收的热量：Q吸=c水m（t-t0）=4.2×103J/（kg ℃）×4kg×（40℃-20℃）=3.36×105J，
由P=可知，加热电阻消耗的电能：W=Pt′=1×103W×420s=4.2×105J，
电加热效率：η=×100%=×100%=80%。
答：（1）电动机线圈产生的热量是48J；
（2）加热电阻正常工作时的电阻是48.4Ω；
（3）电加热效率为80%。点评：本题是一道电热综合题，主要考查焦耳定律、电功率公式、吸热公式、电功公式以及效率公式的应用，难度适中。 点攻击正常工作时消耗的电能和产生的热量是不相等的，搞清楚这点很重要。
【题型1】电流的热效应
【典型例题】下列电器中，利用电流热效应工作的是（　　）
A.电视机
B.电暖气
C.电脑
D.计算器
【举一反三1】下列措施中，属于利用电流热效应工作的是（　　）
A.电视机的后盖有很多孔
B.电熨斗通电后发热可以熨平衣物
C.与空调器相连的导线很粗
D.电脑的主机中安装微型风扇
【举一反三2】将口香糖的锡箔纸包装剥下来，用小刀剪成约5mm宽、10cm长的细条，做成两头宽、中间窄的纺锤形状（如图甲所示）。再把锡箔纸两头有亮光的一面（锡箔），分别用手摁在干电池的正负极上，3秒钟左右，锡箔纸中间狭窄部分即开始燃烧起来（如图乙所示）。关于此情景下列说法中正确的是（　　）

A.锡箔燃烧是电流热效应造成的
B.锡箔较窄处的电阻较小
C.锡箔中电子从电池正极流向负极
D.锡箔较窄处的电流较小
【举一反三3】小亮学习小组在一次野炊活动中，忘了带火柴，老师将锡箔纸连接在干电池两端，利用电流的热效应将锡箔纸点燃，使他们吃到了香喷喷的饭菜。下列电器中，主要利用该原理工作的是（　　）
A.电暖气
B.电风扇
C.电视机
D.节能灯
【举一反三4】下列措施中，属于利用电流热效应工作的是（　　）
A.电视机的后盖有很多孔
B.电熨斗通电后发热可以熨平衣物
C.与空调器相连的导线很粗
D.电脑的主机中安装微型风扇
【题型2】探究影响电流通过导体时产生热量的因素
【典型例题】如图所示是某同学设计的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。两个透明容器中分别接入了不同阻值的电阻丝R1和且密封着等量的空气。将导线a和b接入电路进行实验，下列说法正确的是（　　）
A.R1和R2中的电流可能不相等
B.R1和R2两端的电压可能相等
C.图中装置能探究电流通过导体产生的热量与电流的关系
D.用图中的实验结论能解释“电炉丝热得发红而与电炉丝相连的导线几乎不发热”的现象
【举一反三1】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R1和R2，且密封着等量的空气。将导线a和b接入电路进行实验，下列说法正确的是（　　）

A.由于液体的热胀冷缩，U形管中液面高度会发生变化
B.若R1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
C.若R1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
D.若R1和R2阻值不相等，则无法探究电流通过导体产生的热量与通电时间的关系
【举一反三2】某同学用如图的实验装置探究电流通过导体产生的热量与哪些因素有关，两个透明容器中封闭着等量的空气。下列分析错误的是（ ）
A.观察图甲中的A、B管，可得出电流通过导体产生的热量多少与电阻有关
B.用图乙中的装置探究“电流产生的热量跟电流是否有关”时，右边容器中应选用大小为5Ω的电阻丝
C.通电后透明容器中电阻丝的内能增大是通过做功的方式改变的
D.通电后玻璃管内的液体受热膨胀，左右两管的液面出现高度差，反映电阻通电后产生热量的多少
【举一反三3】如图所示为“探究焦耳定律”的实验装置，下列说法正确的是（　　）
A.探究“通电导体产生热量的多少与导体电阻的关系”时，应选用装置乙
B.甲装置中闭合开关后，通过R1的电流小于R2中的电流
C.乙装置中闭合开关后，R2所连U形管中的液面上升得快
D.乙装置中，将容器外的电阻R3与R2并联，可以使通过R2的电流小于R1中的电流
【举一反三4】某同学采用了如图甲乙所示的实验装置，探究电流通过导体产生的热量与哪些因素有关。两个透明容器中都有一段电阻丝，且密封着等量的空气，U形管中液面的高度差的变化反映了密闭空气温度的变化。下列说法正确的是（　　）
A.图甲装置能探究电流通过导体产生的热量跟电流的关系
B.图甲中的实验，相同的时间内，左右容器中电流通过导体产生的热量之比为2∶1
C.图乙中右边透明容器中的电阻为，可以探究热量跟电流的关系
D.图乙中右边透明容器中的电阻为，容器外的电阻即使不是，也可以探究电流通过导体产生的热量跟电流的关系
【题型3】焦耳定律
【典型例题】在探究“电流通过导体产生的热量与哪些因素有关”的实验中，某同学采用了如图甲、乙所示的实验装置（两个透明容器中封闭着等量的空气）。下列说法正确的是（　　）
①图甲该装置只能探究电流产生的热量与电阻的关系；
②U形管中液面高度的变化反映电阻丝产生热量的多少；
③图乙实验中，右边容器外的电阻丝放入容器内，可以探究中电流产生的热量与电阻的关系；
④图乙实验中，通电一段时间后，左右两侧容器内电流产生的热量之比为2︰1
A.只有①②
B.只有②③
C.只有②③④
D.只有①②④
【举一反三1】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。透明容器中密封着等量的空气，下列说法正确的是（　　）
A.U形管液面高度变化是因为U形管中液体的热胀冷缩
B.图甲所示的装置只能用来探究电流通过电阻产生的热量跟电阻大小的关系
C.图乙装置实验时若右侧U形管中液面的高度没有变化，一定是右侧盒内电阻短路
D.通电后，乙图中左右容器中电阻产生的热量之比是4:1
【举一反三2】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。透明容器中密封着等量的空气，下列说法正确的是（　　）
A.U形管液面高度变化是因为U形管中液体的热胀冷缩
B.图甲所示的装置只能用来探究电流通过电阻产生的热量跟电阻大小的关系
C.图乙装置实验时若右侧U形管中液面的高度没有变化，一定是右侧盒内电阻短路
D.通电后，乙图中左右容器中电阻产生的热量之比是4:1
【举一反三3】如图所示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，下列说法正确的是（ ）
A.通电一段时间后，左侧U形管中液面的高度差比右侧的大
B.将左边容器中的电阻丝换成10Ω的电阻丝后，可以探究电流产生的热量与电阻的关系
C.该实验装置是利用U形管两端液面高度差来反映电阻丝产生热量的多少的
D.若通过的电流为1A，通电1min，则产生的热量为300J
【举一反三4】如图甲所示，多芯线是生产、生活中常用的导线，由多根细导线制成。多芯线的电阻远 （选填“大于”或“小于”）每根细导线的电阻，多芯线接入电路时各根导线之间的连接方式是 。家庭电路中，有时导线长度不够，需要把两根导线连接起来使用，而连接处往往比别处更容易发热，加速老化，原因是通电时连接处的电阻比别处的电阻较 ，在相同时间内产生的热量较 。
【举一反三5】如图是具有加热、保温两挡功能的电热杯垫的简化电路图，R1、R2为阻值不变的加热元件，R1=10Ω，R2=5Ω，工作电压为5V。电热杯垫在加热挡工作时的电功率为 W。用电热杯垫将100g的水温度升高5℃，该过程水吸收的热量是 J，若加热过程中不计热量散失，电热杯垫需要正常加热的时间是 s。[c水＝4.2×103J/(kg·℃)]
【举一反三6】如图甲所示，多芯线是生产、生活中常用的导线，由多根细导线制成。多芯线的电阻远 （选填“大于”或“小于”）每根细导线的电阻，多芯线接入电路时各根导线之间的连接方式是 。家庭电路中，有时导线长度不够，需要把两根导线连接起来使用，而连接处往往比别处更容易发热，加速老化，原因是通电时连接处的电阻比别处的电阻较 ，在相同时间内产生的热量较 。
【题型4】电热器的工作部分与导线的发热情况比较
【典型例题】电熨斗通电一段时间后变得很烫，而连接电熨斗的导线却不怎么热，其原因是
A.导线的绝缘皮隔热
B.导线散热比电熨斗快
C.通过导线的电流小于通过电熨斗的电流
D.导线的电阻远小于电熨斗电热丝的电阻
【举一反三1】有的电饭锅在使用时会闻到橡胶的焦糊味，用手摸其电源线发现很热，而其它用电器仍正常工作。发生这二现象的原因可能是（　　）
A.家庭电路电压太高
B.电饭锅的电源线太短
C.电饭锅的电源线太细
D.电饭锅的电源线的线芯是铜导线
【举一反三2】有的电饭锅在使用时会闻到橡胶的焦糊味，用手摸其电源线发现很热，而其它用电器仍正常工作。发生这二现象的原因可能是（　　）
A.家庭电路电压太高
B.电饭锅的电源线太短
C.电饭锅的电源线太细
D.电饭锅的电源线的线芯是铜导线
【举一反三3】电炉通电一段时间后，电炉丝热得发红，而与电炉丝相连的导线却几乎不发热，这主要是因为（　　）
A.通过导线的电流大于通过电炉丝的电流
B.导线的电阻远大于电炉丝的电阻
C.通过导线的电流小于通过电炉丝的电流
D.导线的电阻远小于电炉丝的电阻
【举一反三4】电热壶的发热丝温度很高而跟它串联的导线却不怎么发热，这是因为通电时它们的电流相同， 不同。电热壶内的热水放在桌面上慢慢变冷，这是通过 方式改变了水的内能。
【举一反三5】如图甲所示是某款强光手电筒中的可充电电池，当给电池充电时， 能转化为 能，如图乙所示，在铝箔条上的A、B、C三处剪出了宽度相同的缺口。将铝箔条的两端连到电池的两极上，由于铝箔电阻很小，会造成电池 ，铝箔条上会产生大量的热，缺口 （填“A”“B”或“C”）处发热功率最大，最容易烧断。
【举一反三6】冬天天气寒冷，很多家庭用起了如图所示的电暖器。细心的小李发现电暖器接通电源工作一段时间后，电阻丝热得发红。
(1)电暖器是利用电流的 工作的。
(2)解释电暖器工作时电阻丝热得发红，而连接电阻丝的导线却不怎么热的原因。
【举一反三7】如图甲所示是某款强光手电筒中的可充电电池，当给电池充电时， 能转化为 能，如图乙所示，在铝箔条上的A、B、C三处剪出了宽度相同的缺口。将铝箔条的两端连到电池的两极上，由于铝箔电阻很小，会造成电池 ，铝箔条上会产生大量的热，缺口 （填“A”“B”或“C”）处发热功率最大，最容易烧断。
【题型5】家庭电路用电器的导线发热和损坏的原因
【典型例题】家庭电路中，有时导线长度不够，需要把两根导线连接起来使用，而连接处往往比别处更容易发热，加速老化，甚至引起火灾。原因是通电时连接处比别处的（　　）
A.电流更大
B.电阻更大
C.通电时间更长
D.以上说法都有
【举一反三1】将电热毯内断了的电热丝的两个断头接上，再将该电热毯接入电路中，电热丝的接头处很容易烧焦，其原因是（　　）
A.接头处的电阻变大
B.接头处的电流大于电热丝其它部分的电流
C.接头处的电阻变小
D.接头处的电流小于电热丝其它部分的电流
【举一反三2】如图，如果插座使用不当会引起火灾，当同时并联接入的用电器过多时，会使电路中干路的电流 ，根据 公式，导线的中产生的热量会过多，从而引起火灾。
【举一反三3】电动自行车是很多人常用的代步工具，不少居民为了充电方便，直接从自家楼上顺出电线接上一个插线板为电动自行车“飞线”充电。这存在着安全隐患，主要原因是充电线很容易发热引起火灾，请你用所学知识解释其中的道理。
【题型6】焦耳定律的综合应用
【典型例题】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.通电后，电阻丝内能增大方式和容器中空气内能增大方式是相同的
B.乙图中实验装置探究的是电流产生热量的多少与电阻的关系
C.U形管中液面高度发生变化是因为U形管中液体的热胀冷缩造成的
D.通电后，乙图左、右容器中电阻丝的发热功率之比是9：4
【举一反三1】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，下列选项不正确的是（　　）
A.通电后，透明容器中的空气是通过热传递增加内能
B.U形管中液体高度发生变化是因为密封的空气热胀冷缩造成的
C.通电一段时间后，左、右侧容器中R1和R2产生的热量之比是4：1
D.若不改变电路的连接方式将图中R3也放入右侧密闭容器里，加热相同时间，左侧容器中的电阻产生热量多
【举一反三2】小阳在家用电热水壶烧开水，水烧开后从插座上拔下电热水壶导线的插头时发现插头发烫，插座的插孔发黑并有一股焦煳味，而电热水壶的导线不怎么热。小阳分析可能是电热水壶导线的插头与插座连接处的电阻太 （选填“大”或“小”），导致插头与插座连接处的 变大造成的。由于存在安全隐患，小阳和爸爸一起更换了新的标准插座。
【举一反三3】如图所示，是某实验小组设计的一种电热饮水机电路原理图。该饮水机的水箱容积是1L。它通过机内温控开关S进行自动控制，实现加热和保温两种功能。电路电压为220V，当处于加热档时电路消耗的总功率为1100W；处于保温挡时，电路消耗的总功率为242W。问：
(1)R1和R2的阻值各是多大？
(2)该饮水机在保温状态下工作10min，R1产生的热量是多少？
(3)该饮水机的加热效率为70%（即电流产生热量有70%能被水吸收）。在傍晚时候是用电高峰期，实际工作电压只有200V，这时候将一满水箱的水从16℃加热至100℃，需要多少分钟？（已知c水=4.2×103J/（kg·℃），ρ水=1.0×103kg/m3，不计温度对电阻的影响）18.4焦耳定律
【题型1】电流的热效应 15
【题型2】探究影响电流通过导体时产生热量的因素 17
【题型3】焦耳定律 21
【题型4】电热器的工作部分与导线的发热情况比较 27
【题型5】家庭电路用电器的导线发热和损坏的原因 31
【题型6】焦耳定律的综合应用 32
【知识点1】电流的热效应 （1）概念：电流通过导体时电能转化成内能，这种现象叫作电流的热效应。
（2）理解：电流的热效应是一种普遍现象，只要用电器对电流有阻碍作用，电流流过用电器时就会发热，就会有电能转化为内能。 考查电流的热效应的现象。
例：下面的器材中，不是利用电流热效应来工作的是（　　）
A.用电烙铁在葫芦上作画
B.用电熨斗熨衣服
C.用电热刀裁剪塑料绳带
D.用电吹风吹去暖气片上难以够着的灰尘
分析：电流流过导体时，导体要发热，这种现象是电流的热效应。发生电流的热效应时，电能转化为内能。
解析：解：
A、电烙铁在葫芦上作画时主要把电能转化为内能，是利用电流热效应工作的，不合题意；
B、电熨斗熨衣服时将电能转化为内能，利用了电流的热效应，不合题意；
C、用电热刀裁剪塑料绳带时将电能转化为内能，利用了电流的热效应，不合题意；
D、用电吹风吹去暖气片上难以够着的灰尘时，将电能转化为机械能，不是利用电流热效应工作的，符合题意。
故选：D。
点评：利用电流的热效应工作的家用电器工作时，都是电能转化为内能，这是判断的关键。 要熟悉相关知识，了解各电流效应所对应的应用． 【知识点2】探究影响电流通过导体时产生热量的因素 1.实验器材：密闭容器两个，U形管两个、导线若干、不同阻值电阻丝若干、电源。
2.实验装置：
2.实验步骤：
（1）探究电流通过导体产生热量的多少与电阻的关系
实验设计：保持电流和通电时间不变，改变电阻。如图甲，把两个不同的电阻串联在电路中。
（2）探究电流通过导体产生热量的多少与电流的关系
实验设计：保持电阻和通电时间不变，改变电流。如图乙，将两个相同的电阻先联，再与另一个电阻串联。
（3）探究电流通过导体产生热量的多少与通电时间的关系
实验设计：保持电阻和电流不变，改变通电时间。
3.实验结论：
①在电流和通电时间相同的情况下，电阻越大，产生的热量越多；
②在电阻和通电时间相同的情况下，通过电阻的电流越大，产生的热量越多；
③在电阻和通过电阻的电流相同的情况下，通电时间越长，产生的热量越多。 考查探究影响电流通过导体时产生热量的因素的实验，包括实验原理，实验器材，实验步骤，实验方法，数据分析，注意事项等内容。
例：如图是探究“电流通过导体时产生热量与哪些因素有关”的实验装置，两个透明容器中密封着等量的空气。
（1）实验中通过观察______来比较电流通过导体产生热量的多少。
（2）图甲中R1、R2串联，可探究电流产生的热量与______的关系。
（3）乙装置中的电阻R3的作用主要是使电阻R1和R2中的电流______（选填“相等”或“不相等”），为了使实验现象更明显，可以将R3的阻值换成更______的（选填“大”或“小”）；若通过R1电流为2A，则通电1min，R2产生的热量为______J。
（4）乙装置中，如果R3断路，在通电时间相同时，与R3没有断路时相比较，右侧U形管中液面的高度差将______（选填“变大”、“变小”或“不变”）。让乙装置冷却到初始状态，若将右侧并联的两根电阻丝R2、R3都放入容器中，该装置______探究电流产生的热量与导体电阻的关系（选填“能”或“不能”）。
分析：（1）电阻丝产生的热量不易直接观察，由转换法，可使等质量初温相同的液体吸收热量，由温度变化确定产生的热量多少；
（2）电流通过导体产生的热量与通过的电流、导体的电阻和通电时间有关，研究与其中一个因素的关系时，要控制另外两个因素不变，结合串联电路电流的规律分析；
（3）分析乙装置电路连接，根据串联和并联电路电流的规律分析；根据Q=I2Rt和并联电路电压的规律及欧姆定律分析回答；
（3）根据并联电路电流的规律及欧姆定律得出通过R2的电流是通过R1电流的0.5倍，根据Q=I2R2t得出通电1min后R2产生的热量；
（4）在乙实验中，电阻R3断路后，根据并联电阻的规律及电欧姆定律可知确定电路中的电流变化，结合Q=I2R2t回答；
并联电阻小于其中任一电阻，根据分压原理及Q=分析；R2、R3都放入容器中，根据并联电阻的规律及控制变量法回答。
解析：解：（1）根据转换法，实验中通过观察U形管液面的高度差来比较电流通过导体产生热量的多少。
（2）甲装置中，两电阻串联，通过的电流和通电时间相同，而电阻不同，故该装置用来探究电流产生的热量与电阻的关系；
（3）乙装置中，右侧两电阻并联后再与左侧电阻串联，容器内两电阻大小相等，根据并联和串联电路电流的规律，通过左侧容器中电阻的电流大于通过右侧容器中电阻的电流，而通电时间相同，故乙实验可以研究电流产生的热量与电流的关系，故乙装置中的电阻R3的作用主要是使电阻R1和R2中的电流不相等，为了使实验现象更明显，根据Q=I2Rt，在电阻和通电时间相同的条件，应使通过两容器内的电流差别较大，根据并联电路电压的规律及欧姆定律，可以将R3的阻值换成更小的；
（3）根据图乙可知，相同阻值的R3、R2并联后再与R1串联在电路中，根据并联电路电流的规律及欧姆定律可知，则通过R3、R2的电流是相同的，根据并联电路的电流规律可知，通过R2的电流是通过R1电流的0.5倍，所以通过R2的电流为：
I=0.5×2A=1A；
通电1min后R2产生的热量为：
Q=I2R2t=（1A）2×5Ω×60s=300J。
（4）并联电阻小于其中任一电阻，由于电阻R3断路，R2并联部分的电阻变大，分压增多，根据Q=知相同时间R2产生热量变多，因此右侧U形管中液面的高度差将变大。让乙装置冷却到初始状态，若将右侧并联的两根电阻丝R2、R3都放入容器中，等效电阻变小（小于5欧姆，通过R1和等效电阻的电流和通电时间相同，能探究电流产生的热量与导体电阻的关系。
故答案为：（1）U形管液面的高度差；（2）电阻；（3）不相等；小；300；（4）变大；能。
点评：本题探究“导体产生的热量与什么因素有关”，考查控制变量法、转换法、串联和并联电路的规律及焦耳定律及焦耳定律的运用。 1.U形管内液面高度差越大，产生的热量越多。
2.使用中，无论条件如何，U形管内液面高度都相同，可能是：
装置气密性不好，重新安装，检查气密性是否良好。
3.实验中加热空气相比加热液体的好处：
①空气膨胀体积变大，实验效果明显；
②加热空气，耗电量少，实验时间短。 【知识点3】焦耳定律的简单计算 （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，这个规律叫焦耳定律．
（2）公式：Q=I2Rt，公式中的电流I的单位要用安培（A），电阻R的单位要用欧姆（Ω），通过的时间t的单位要用秒（s）这样，热量Q的单位就是焦耳（J）． 考查焦耳定律的简单计算，对公式的简单运用。
例：如图所示电路，已知电源两端的电压U=12V保持不变，电阻R1=2Ω，当开关闭合时，电压表示数为3V。求：
（1）电流表的示数I；
（2）电阻R2的阻值；
（3）电路中的总功率；
（4）电阻R2在1min内产生的热量。
分析：由电路图可知，R1与R2串联，电压表测R1两端的电压，电流表测量电路中的电流；
（1）根据欧姆定律计算通过电阻R1的电流，即电流表的示数；
（2）根据串联电路电压规律计算R2两端的电压，由欧姆定律算出电阻R2的阻值；
（3）由P=UI算出电路中的总功率；
（4）根据Q=I2Rt求出R2在1min内产生的热量。解析：解：由电路图可知，R1与R2串联，电压表测R1两端的电压，电流表测量电路中的电流；
（1）根据欧姆定律可得通过电阻R1的电流：
I===1.5A，即电流表的示数为1.5A；
（2）因串联电路中总电压等于各分电压之和，所以，R2两端的电压：
U2=U-U1=12V-3V=9V；
串联电路中电流处处相等，根据欧姆定律可得电阻R2的阻值：
R2===6Ω；
（3）电路中的总功率为：
P=UI=12V×1.5A=18W；
（4）R2在1min内产生的热量：
Q2=I2R2t=（1.5A）2×6Ω×60s=810J。
答：（1）电流表的示数I为1.5A；
（2）电阻R2的阻值为6Ω；
（3）电路中的总功率为18W；
（4）电阻R2在1min内产生的热量为810J。
点评：本题考查了串联电路的特点、电功率公式、焦耳定律公式和欧姆定律公式的应用，是一道较为简单的应用题。 适用于任何电路。 【知识点4】焦耳定律的比例计算 根据Q=I2Rt=t公式（有时需要对公式进行变形），将题干的比值关系代入即可，注意计算不要错误。 考查电功率的比例计算。
例：两个电热器的电阻之比是5：4，将两者并联接在电路中使用。在相同的时间内，它们放出的热量之比为______；如果它们放出相等的热量，则通电时间之比是______。
分析：两个电热器并联起来接入电路时，它们两端的电压相等，又知道它们的阻值之比，根据Q=I2Rt=t求出相同时间内产生的热量之比；
根据Q=t算出它们放出相等的热量时的通电时间之比。
解析：解：由题意可知，两个电热器并联起来接入电路中，且R1：R2=5：4，
因为并联电路中各支路两端的电压相等，
所以由Q=I2Rt=t可得，相同时间内产生的热量之比：
===；
如果它们放出相等的热量，则通电时间之比是：
===。
故答案为：4：5；5：4。
点评：本题考查了焦耳定律的灵活应用，关键是知道电热器为纯电阻用电器，电热公式和电功公式通用。 计算过程要注意各量之间的关系时要仔细，容易上下颠倒。 【知识点5】焦耳定律的应用 焦耳定律是电能转化为热能的基本定律，其应用广泛且实用。在能源产业中，能够通过焦耳定律计算电阻产生的热损耗，为发电和输电提供依据；在电子设备领域，可以借助焦耳定律计算出电阻元件产生的热量，从而设计合理的散热系统；在热学领域，焦耳定律也被用来研究物体的温度变化和热传导过程。总体而言，焦耳定律的应用为各个领域的研究和实践提供了重要的理论依据 考查焦耳定律的在实际生活中的应用。
例：《好奇实验室》为大家野外生存取火提供一种方法（如图所示）。口香糖里取出可导电的铝箔纸，并将铝箔纸剪成两端大、中间细的条状，把两端分别紧紧贴在电池的正负两极，铝箔纸可着火。请你用所学物理知识分析能着火的原因。
分析：金属都具有导电性；导线直接将电源连接起来的电路叫短路，短路时，容易烧坏电路或形成火灾。
导体的电阻是导体本身的一种性质，电阻的大小与导体的材料、长度、横截面积、温度有关。
解析：答：因为铝属于金属，因此具有导电性，铝箔纸两端的铝面直接接触电池的正负极，造成短路，电阻小，根据I=
知电流很大；由于横截面积越小电阻越大，则铝箔纸中间最细处的电阻大，根据Q=I2Rt知电路中迅速产生大量热量使温度达到铝箔纸的着火点而使之燃烧，所以中间处很快开始冒烟起火。点评：因为铝属于金属，因此具有导电性，铝箔纸两端的铝面直接接触电池的正负极，造成短路，电阻小，根据I=
知电流很大；由于横截面积越小电阻越大，则铝箔纸中间最细处的电阻大，根据Q=I2Rt知电路中迅速产生大量热量使温度达到铝箔纸的着火点而使之燃烧，所以中间处很快开始冒烟起火。 理解焦耳定律是解题的关键。 【知识点6】电热的利用 （1）电流的效应：电流通过导体时电能转化成热，这个现象叫做电流的热效应。
（2）电流热效应的实质：是电流通过导体时，由电能转化为内能。
（3）电热器：电流通过导体时将电能全部转化为内能的用电器。其优点是清洁、无污染、热效率高，且便于控制和调节电流。
（4）有时人们利用电热，如电饭锅、电熨斗等；有时人们防止电热产生的危害，如散热孔、散热片、散热风扇等。 会判断哪些用电器是利用电热工作；能比较出家用电器中相同时间内产生电热最多的用电器。
例：将规格都是“220V 150W”的一台电风扇、一台电视机和一只电烙铁分别接入家庭电路中，正常工作相同时间。下列说法正确的是（　　）
A.三个用电器产生的热量相等
B.三个用电器电压不相等
C.三个用电器均能将电能全部转化为内能
D.三个用电器消耗的电能一样多
分析：家庭电路的电压是220V，将三个用电器分别接入家庭电路中，这三个用电器都在额定电压下工作，实际功率等于额定功率，由W=Pt可知相同时间内三个电器消耗电能的关系；从每个电器工作时的能量转化上分析。
解析：解：AC．电风扇将电能主要转化为机械能，少部分转化为内能；电视机主要将电能转化为光能，一部分转化为内能；而电烙铁是将电能全部转化为内能，所以电烙铁产生的热量最多，故AC错误；
B．三个用电器的规格都是“220V150W”，正常工作时，其实际电压等于额定电压，都是220V，故B错误；
D．根据W=Pt可知，三个用电器消耗的电能一样多，故D正确。
故选：D。
点评：用电器工作的过程就是电流做功的过程，也是电能转化成其他形式能的过程，电流通过用电器做了多少功，就有多少电能转化成其他形式的能；
本题中学生容易误认为三个电器在相同时间内电流产生的热量一样多，这是由于不了解每个用电器工作时的能量转化造成的。 电热既有有利的一面，又有有害的一面。人们利用电流的热效应制成各种用电器，对于不需要的电热，要想办法尽量减小其造成的危害。 【知识点7】电热的多挡问题 多档位的实质是利用多开关控制接入电路中电阻的大小，从而改变用电器电功率来实现对档位的控制。
高温档：在相同时间内放出的热量最多，热功率最大，电阻R高最小；
中温档：在相同时间内放出的热量低于高温档，热功率低于高温档，电阻R中高于高温档；
低温档：在相同时间内放出的热量最少，热功率最小，电阻R低最大。 常考查生活中的电热毯、电热水器、电饭锅、电暖气等发热体的档位问题，通常是综合计算，有一定难度。
例：小亮家新买了一辆汽车，车上的座椅垫具有电加热功能，如图甲所示。通过观察和研究，他了解到该座椅垫有“高温”、“低温”和“关”三个挡位，“高温”挡功率为36W，“低温”挡功率为18W。该座椅垫加热部分的电路简图如图乙所示，电源电压为24V，S为挡位切换开关。R1和R2为电热丝。通过计算回答：
（1）当座椅垫处于“高温”挡加热时，座椅垫工作5分钟，R1产生的热量是多少焦？
（2）电热丝R1和R2的阻值是多少？
分析：（1）当座椅垫处于“高温”挡加热时，由图乙可知此时只有R1工作，根据Q=W=Pt求出座椅垫工作5分钟，R1产生的热量；
（2）根据P=求出电热丝R1的阻值；由图乙可知，电路处于低温挡时，R1、R2串联，根据P=求出R1、R2的串联总电阻，根据串联电路的电阻特点求出R2的阻值。
解析：解：（1）当座椅垫处于“高温”挡加热时，由图乙可知，此时只有R1工作，
座椅垫工作10min产生的热量：Q=W=P高温t=36W×5×60s=10800J；
（2）由P=可知，电热丝R1的阻值：R1===16Ω；
当电路的座椅垫处于“低温”挡加热时，由图乙可知，R1与R2串联，电路的总电阻：R===32Ω，
根据串联电路的电阻特点可知，电热丝R2的阻值：R2=R-R1=32Ω-16Ω=16Ω。
答：（1）座椅垫工作5分钟R1产生的热量是10800J；
（2）电热丝R1的阻值是16Ω；R2的阻值是16Ω；
点评：本题考查串联电路的特点、电功率公式以及焦耳定律的应用，难度不大。 电流通过电动机做功消耗的电能，一部分转化为机械能，另一部分是转化为内能，也就是W≠Q。那么，用来计算电功的公式W=UIt 不能用来计算电热，电热只能用焦耳定律 Q=I2Rt来计算。 【知识点8】电热的综合计算 （1）焦耳定律定义式：Q=I2RT。
有关焦耳定律的注意事项：对于纯电阻电路，电流做功消耗的电能全部转化为内能（Q=W），这时以下公式Q=I2Rt=t均成立；对于非纯电阻电路，电能除了转化为内能，还要转化为其他形式的能量。求Q时只能用Q=I2Rt。
（2）串并联电路电功特点：
①在串联电路和并联电路中，电流产生的总热量等于部分电热之和；
②串联电路中，各部分电路的热量与其电阻成正比，
③并联电路中，各部分电路的热量与其电阻成反比。 解决热电综合计算题一般涉及到的物理公式包括物体吸热公式、放热公式、热值公式、热效率公式、电功公式、电功率公式等；涉及到的物理规律有热平衡思想、串联电路特点、欧姆定律、焦耳定律等。例：如图甲所示是一款超市用的透明玻璃门展示冰柜，其内部电路具有制冷冰柜和加热防雾两种功能，内部温度高时，温控开关S1自动闭合，冰柜内部额定功率220W的制冷压缩机开始制冷，达到预定低温时，S1自动断开停止工作；为防止柜内水蒸气变冷时凝结在玻璃内表面上影响视线，可以只闭合防雾开关S2，使冰柜玻璃门夹层中额定功率为100W的电热丝正常加热，请回答下列问题：
（1）透明玻璃门展示冰柜在制冷时，电能主要转化为______能。
（2）其中防雾电热丝的电阻为多少？
（3）该冰柜玻璃门的质量是5kg，若热效率是70%，电热丝正常工作使玻璃门升高4℃，至少需要多长时间？[玻璃的比热容为0.84×103J/（kg ℃）]
（4）冰柜的电热丝与电动制冷压缩机一天累计均正常工作大约3h，一月按30天计算，总共消耗多少千瓦时电能？
分析：（1）压缩机工作时，将电能转化为机械能；
（2）根据P=求出防雾电热丝的电阻；
（3）根据Q吸=cmΔt求出玻璃门吸收的热量，根据效率公式求出电热丝消耗的电能，根据P=求出电热丝加热的时间；
（4）根据题意求出电热丝和压缩机的总功率，根据W=Pt求出一个月消耗的总电能。
解析：解：（1）透明玻璃门展示冰柜在制冷时，电能主要转化为机械能；
（2）根据题意可知，只闭合防雾开关S2，电热丝R正常加热，
由P=可知，防雾电热丝的电阻：R===484Ω；
（3）玻璃门吸收的热量：Q吸=cmΔt=0.84×103J/（kg ℃）×5kg×4℃=1.68×104J；
由η=可知，电热丝消耗的电能：W===2.4×104J，
由P=可知，电热丝加热的时间：t===240s；
（4）冰柜的电热丝与电动制冷压缩机的总功率：P总=P压缩机+P电热丝=220W+100W=320W=0.32kW，
由P=可知，一个月消耗的总电能：W′=P总t′=0.32kW×30×3h=28.8kW h。
答：（1）机械；
（2）其中防雾电热丝的电阻为484Ω；
（3）电热丝正常工作使玻璃门升高4℃，至少需要的时间为240s；
（4）总共消耗的电能为28.8kW h。
点评：本题考查用电器工作过程中的能量转化、电功率公式、吸热公式、效率公式以及电功率公式的应用，属于电热综合题。 （1）把握公式的含义和用法，灵活进行运用：电学计算离不开公式，而掌握公式的熟练程度直接关系到解题速度。俗话说“磨刀不误砍柴工”，只有把电学公式理解透彻并记“熟”了，做题时方能生出“巧”解来。
（2）寻找隐含条件，排除解题障碍：电学综合题中的隐含条件，往往包含于物理现象、用电器铭牌、生产生活常识、电学常数以及题目的图之中，只要我们细心挖掘，总是可以找到的。
（3）运用数学方法，提高解题能力：解答电学综合计算题，需要应用数学方法，通过建立等量关系进行求解。在电路计算中建立等量关系的思路很多，如串、并联电路的电压、电流、电阻关系；串联电路的电压分配，并联电路的电流分配；电源电压不变，定值电阻阻值不变等，要根据题目的具体情况恰当地进行选择。 【知识点9】非纯电阻电路的相关计算 （1）只有在全部转化为内能的电路中，消耗的电能才等于电热，即Q=W。
（2）在部分转化为内能的电路中，消耗的电能用W=Pt=UIt来计算，产生的电热用Q=I2Rt来计算。 考查非纯电阻电路的相关计算，包括电机，电动机，电风扇、电解槽等。
例：百善孝为先，我们可以从点点滴滴的小事做起。佳佳将自己的压岁钱省下来给奶奶买了一款足浴盆。这款足浴盆工作时的简化电路如图，它有加热功能和按摩功能。电动机线圈电阻为4Ω，加热电阻正常工作时电功率为1kW，电源电压220V稳定不变。
（1）启动按摩功能时，电动机启动，通过电动机线圈的电流为0.1A，按摩20min，电动机线圈产生的热量是多少？
（2）加热电阻正常工作时的电阻是多少？
（3）在足浴盆中加入质量为4kg、初温为20℃的水升高至40℃。若加热时间为420s，它的电加热效率为多少？[c水=4.2×103J/（kg ℃）]
分析：（1）根据Q=I2Rt求出电动机线圈产生的热量；
（2）知道加热电阻正常工作时的电功率，根据P=求出加热电阻正常工作时的电阻；
（3）根据Q吸=cm（t-t0）求出水吸收的热量，根据W=Pt求出加热电阻消耗的电能，根据效率公式求出电加热效率。解析：解：（1）电动机线圈产生的热量：Q=
RMt′=（0.1A）2×4Ω×20×60s=48J；
（2）由P=可知，加热电阻正常工作时的电阻：R===48.4Ω；
（3）水吸收的热量：Q吸=c水m（t-t0）=4.2×103J/（kg ℃）×4kg×（40℃-20℃）=3.36×105J，
由P=可知，加热电阻消耗的电能：W=Pt′=1×103W×420s=4.2×105J，
电加热效率：η=×100%=×100%=80%。
答：（1）电动机线圈产生的热量是48J；
（2）加热电阻正常工作时的电阻是48.4Ω；
（3）电加热效率为80%。点评：本题是一道电热综合题，主要考查焦耳定律、电功率公式、吸热公式、电功公式以及效率公式的应用，难度适中。 点攻击正常工作时消耗的电能和产生的热量是不相等的，搞清楚这点很重要。
【题型1】电流的热效应
【典型例题】下列电器中，利用电流热效应工作的是（　　）
A.电视机
B.电暖气
C.电脑
D.计算器
【答案】B
【解析】利用电流热效应工作的用电器电能主要转化为内能。
电视机，利用电流处理信息，将电能转化为光能和声音，没有利用电流的热效应，可知A不符合题意；电暖气，工作时将电能转化为内能，利用了电流的热效应，可知B符合题意；电脑，利用电流处理信息，将电能转化为光能和声音，没有利用电流的热效应，可知C不符合题意；计算器，主要利用电流处理信息，没有利用电流的热效应，可知D不符合题意；
【举一反三1】下列措施中，属于利用电流热效应工作的是（　　）
A.电视机的后盖有很多孔
B.电熨斗通电后发热可以熨平衣物
C.与空调器相连的导线很粗
D.电脑的主机中安装微型风扇
【答案】B
【解析】电视机工作时会发热，后盖有很多孔，起散热用，可知A不符合题意；电熨斗通电后，根据电流热效应，电熨斗会发热，可以用来熨平衣物，可知B符合题意；与空调器相连的导线很粗，电阻较小，根据焦耳定律，相同时间、相同电流时，发热较小，不是利用电流热效应工作的，可知C不符合题意；电脑的主机工作时会发热，安装的微型风扇起散热作用，不是利用电流热效应工作，可知D不符合题意。
【举一反三2】将口香糖的锡箔纸包装剥下来，用小刀剪成约5mm宽、10cm长的细条，做成两头宽、中间窄的纺锤形状（如图甲所示）。再把锡箔纸两头有亮光的一面（锡箔），分别用手摁在干电池的正负极上，3秒钟左右，锡箔纸中间狭窄部分即开始燃烧起来（如图乙所示）。关于此情景下列说法中正确的是（　　）

A.锡箔燃烧是电流热效应造成的
B.锡箔较窄处的电阻较小
C.锡箔中电子从电池正极流向负极
D.锡箔较窄处的电流较小
【答案】A
【解析】导体中有电流通过时，导体会发热，叫电流的热效应，通电后锡箔燃烧是电流热效应造成的，可知A正确；导体的电阻与导体的材料、长度、横截面积有关。其它条件相同时，横截面积越小，导体的电阻越大，所以较窄处电阻大，可知B错误；正电荷的定向移动方向为电流的方向，与电子的定向移动方向相反。电源外部，电流方向是从电源正极流向负极，所以锡箔中电子从电池负极流向正极，可知C错误；在串联电路中电流处处相等，所以窄处和宽处的电流相等，可知D错误。
【举一反三3】小亮学习小组在一次野炊活动中，忘了带火柴，老师将锡箔纸连接在干电池两端，利用电流的热效应将锡箔纸点燃，使他们吃到了香喷喷的饭菜。下列电器中，主要利用该原理工作的是（　　）
A.电暖气
B.电风扇
C.电视机
D.节能灯
【答案】A
【解析】利用电流的热效应将锡箔纸点燃，是将电能转化为内能。
电暖气是将电能转化为内能，可知A符合题意；电风扇是将电能转化为机械能，可知B不符合题意；电视机将电能转化为光能、内能，可知C不符合题意；节能灯主要将电能转化为光能，可知D不符合题意。
【举一反三4】下列措施中，属于利用电流热效应工作的是（　　）
A.电视机的后盖有很多孔
B.电熨斗通电后发热可以熨平衣物
C.与空调器相连的导线很粗
D.电脑的主机中安装微型风扇
【答案】B
【解析】电视机工作时会发热，后盖有很多孔，起散热用，可知A不符合题意；电熨斗通电后，根据电流热效应，电熨斗会发热，可以用来熨平衣物，可知B符合题意；与空调器相连的导线很粗，电阻较小，根据焦耳定律，相同时间、相同电流时，发热较小，不是利用电流热效应工作的，可知C不符合题意；电脑的主机工作时会发热，安装的微型风扇起散热作用，不是利用电流热效应工作，可知D不符合题意。
【题型2】探究影响电流通过导体时产生热量的因素
【典型例题】如图所示是某同学设计的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。两个透明容器中分别接入了不同阻值的电阻丝R1和且密封着等量的空气。将导线a和b接入电路进行实验，下列说法正确的是（　　）
A.R1和R2中的电流可能不相等
B.R1和R2两端的电压可能相等
C.图中装置能探究电流通过导体产生的热量与电流的关系
D.用图中的实验结论能解释“电炉丝热得发红而与电炉丝相连的导线几乎不发热”的现象
【答案】D
【解析】R1和R2两电阻串联，电流相同，电阻不同，根据可知R1和R2两端的电压不同，可知A、B错误；R1和R2电阻不同，电流相同，根据控制变量法，探究的是电流通过导体产生的热量与电阻的关系，可知C错误；实验证明，电流和时间相同时，电阻越大，产生的热量越多。电炉丝热得发红而与电炉丝相连的导线几乎不发热，这也是因为它们电流相同，而电炉丝电阻要远大于导线电阻，所以相同时间内电炉丝发热更明显，可知D正确。
【举一反三1】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R1和R2，且密封着等量的空气。将导线a和b接入电路进行实验，下列说法正确的是（　　）

A.由于液体的热胀冷缩，U形管中液面高度会发生变化
B.若R1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
C.若R1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
D.若R1和R2阻值不相等，则无法探究电流通过导体产生的热量与通电时间的关系
【答案】B
【解析】U形管液面高度变化是从电阻丝放热，容器内空气吸收热量膨胀造成的，可知A错误；图中，右侧两电阻并联后再与左侧电阻串联，若R1和R2阻值相等，根据并联和串联电路电流的规律，通过左侧容器中电阻的电流大于通过右侧容器中电阻的电流，通电时间相同，则可以探究电流通过导体产生的热量与电流的关系，可知B正确；探究电流通过导体产生的热量与电阻的关系，要控制电流和通电时间相同；图中，右侧两电阻并联后再与左侧电阻串联，容器内两电阻大小相等，根据并联和串联电路电流的规律，通过左侧容器中电阻的电流大于通过右侧容器中电阻的电流，可知不能探究电流通过导体产生的热量与电阻的关系，可知C错误；在实验过程中，通过开关的闭合和断开可以改变电路中通过电流的时间，能探究电流通过导体产生的热量与通电时间的关系，可知D错误。
【举一反三2】某同学用如图的实验装置探究电流通过导体产生的热量与哪些因素有关，两个透明容器中封闭着等量的空气。下列分析错误的是（ ）
A.观察图甲中的A、B管，可得出电流通过导体产生的热量多少与电阻有关
B.用图乙中的装置探究“电流产生的热量跟电流是否有关”时，右边容器中应选用大小为5Ω的电阻丝
C.通电后透明容器中电阻丝的内能增大是通过做功的方式改变的
D.通电后玻璃管内的液体受热膨胀，左右两管的液面出现高度差，反映电阻通电后产生热量的多少
【答案】D
【解析】甲装置中，两电阻串联，通过的电流和通电时间相同，而电阻不同，可知该装置用来探究电流产生热量与电阻大小的关系，根据转换法，观察图甲中的A、B管，可得出电流通过导体产生的热量多少与电阻有关，可知A正确；研究电流产生的热量跟电流是否有关，要控制电阻和通电时间相同，而电流不同，乙装置中，右侧两电阻并联后再与左侧电阻串联，根据并联和串联电路电流的规律，通过左侧容器中电阻的电流大于通过右侧容器中电阻的电流，而通电时间相同，可知用图乙中的装置探究“电流产生的热量跟电流是否有关”时， 右边容器中应选用大小为5Ω的电阻丝，可知B正确；电阻丝通电后电流做功，电能转化内能，可知通电后透明容器中电阻丝的内能增大是通过做功的方式改变的，可知C正确；由转换法，通电后玻容器内的气体受热膨胀，左右两管的液面出现高度差，反映电阻通电后产生热量的多少，可知D错误。
【举一反三3】如图所示为“探究焦耳定律”的实验装置，下列说法正确的是（　　）
A.探究“通电导体产生热量的多少与导体电阻的关系”时，应选用装置乙
B.甲装置中闭合开关后，通过R1的电流小于R2中的电流
C.乙装置中闭合开关后，R2所连U形管中的液面上升得快
D.乙装置中，将容器外的电阻R3与R2并联，可以使通过R2的电流小于R1中的电流
【答案】D
【解析】实验装置甲中，两电阻串联，电流和通电时间相同，电阻不同，用于探究电流和通电时间一定时，电热与电阻的关系，可知探究“通电导体产生热量的多少与导体电阻的关系”时，应选用装置甲，可知A错误；甲实验装置中，两电阻串联，通过R1的电流等于通过R2的电流，可知B错误；乙装置中闭合开关后，R1在干路上，R2在支路上，可知通过R2的电流小于R1中的电流，根据Q=I2Rt，在通电时间、电阻相等的情况下，电流越大，通电导体产生的热量越多，即R1产生的热量多，由转换法得，R1所连U形管中的液面上升得快，可知C错误；乙装置中，将容器外的电阻R3与R2并联，R1在干路上，R2在支路上，可知通过R2的电流小于R1中的电流，可知D正确。
【举一反三4】某同学采用了如图甲乙所示的实验装置，探究电流通过导体产生的热量与哪些因素有关。两个透明容器中都有一段电阻丝，且密封着等量的空气，U形管中液面的高度差的变化反映了密闭空气温度的变化。下列说法正确的是（　　）
A.图甲装置能探究电流通过导体产生的热量跟电流的关系
B.图甲中的实验，相同的时间内，左右容器中电流通过导体产生的热量之比为2∶1
C.图乙中右边透明容器中的电阻为，可以探究热量跟电流的关系
D.图乙中右边透明容器中的电阻为，容器外的电阻即使不是，也可以探究电流通过导体产生的热量跟电流的关系
【答案】D
【解析】探究电流通过导体产生的热量跟电流的关系时，需要保持电阻的阻值相同，改变电流的大小，甲图中，两侧电阻串联，电流相等，阻值不同，可知甲装置探究的是电流通过导体产生的热量跟电阻阻值的关系，可知A错误；图甲中的实验，左右容器总电阻的阻值为1∶2，根据可知，相同的时间内，左右容器中电流通过导体产生的热量之比为1∶2，可知B错误；探究电流通过导体产生的热量跟电流的关系时，需要保持电阻的阻值相同，改变电流的大小，当图乙中右边透明容器中的电阻为时，即使容器外的电阻不是，右侧内外两个电阻也是并联分流，此时左右容器内电阻的阻值相等，电流不同，可以探究电流通过导体产生的热量跟电流的关系，可知C错误，D正确。
【题型3】焦耳定律
【典型例题】在探究“电流通过导体产生的热量与哪些因素有关”的实验中，某同学采用了如图甲、乙所示的实验装置（两个透明容器中封闭着等量的空气）。下列说法正确的是（　　）
①图甲该装置只能探究电流产生的热量与电阻的关系；
②U形管中液面高度的变化反映电阻丝产生热量的多少；
③图乙实验中，右边容器外的电阻丝放入容器内，可以探究中电流产生的热量与电阻的关系；
④图乙实验中，通电一段时间后，左右两侧容器内电流产生的热量之比为2︰1
A.只有①②
B.只有②③
C.只有②③④
D.只有①②④
【答案】B
【解析】①图甲装置中，两个电阻丝串联，通过的电流相同，通电时间相同，电阻不同，所以探究的是电流通过导体产生的热量与电阻的关系；实验中通过控制开关闭合的时间，可以探究电流产生的热量与通电时间的关系，可知①错误；
②据实验装置可知，电流通过导体产生热量使容器中的空气受热膨胀，从而导致U形管中的液面会发生变化，虽然产生热量的多少不能直接观察，但可以通过U形管液面高度差的变化来反映，可知②正确；
③把右瓶并联的两根电阻丝都放入瓶内，右瓶中两根电阻丝对瓶内空气进行加热；根据并联电路的电阻规律可得，右瓶中两根5欧姆电阻丝并联的总电阻为2.5欧姆，小于5欧姆，即左瓶中的电阻大于右瓶中的电阻；两瓶内电阻丝的总电阻不相等，通电时间相等，电流相等，可知可以探究的是电流产生的热量跟电阻的关系，可知③正确；
④根据并联电路电压的规律及欧姆定律可知，通过乙中右侧两电阻的电流相等，根据并联、串联电路电流的规律，通过乙中容器内两电阻的电流之比为2︰1；根据可知，在电阻和通电时间相同的条件下，产生的热量与电流的平方成正比，可知图乙实验通电一段时间后，左右两侧容器内电流通过导体产生的热量之比为4︰1，可知④错误。
【举一反三1】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。透明容器中密封着等量的空气，下列说法正确的是（　　）
A.U形管液面高度变化是因为U形管中液体的热胀冷缩
B.图甲所示的装置只能用来探究电流通过电阻产生的热量跟电阻大小的关系
C.图乙装置实验时若右侧U形管中液面的高度没有变化，一定是右侧盒内电阻短路
D.通电后，乙图中左右容器中电阻产生的热量之比是4:1
【答案】D
【解析】电流通过导体产生的热量被容器中空气吸收，体积变大，并不是因为U形管中液体的温度发生了变化，可知A错误；在甲装置中，通过他们的电流与通电时间相同，因此是探究电流产生的热量与电阻大小的关系，也可以观察同一个电阻丝产生的热量随时间的变化，可知B错误；在乙装置中，说明没有产生热量，可能是容器内的电阻断路，也可能是该电阻被短路，可知C错误；乙装置中，右侧两电阻丝并联，再与左侧电阻串联，则
三个电阻的阻值相同，因此由欧姆定律可知，乙图容器内电阻丝电流的关系为，则，乙图中左右容器中电阻产生的热量之比为
可知D正确。
【举一反三2】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。透明容器中密封着等量的空气，下列说法正确的是（　　）
A.U形管液面高度变化是因为U形管中液体的热胀冷缩
B.图甲所示的装置只能用来探究电流通过电阻产生的热量跟电阻大小的关系
C.图乙装置实验时若右侧U形管中液面的高度没有变化，一定是右侧盒内电阻短路
D.通电后，乙图中左右容器中电阻产生的热量之比是4:1
【答案】D
【解析】电流通过导体产生的热量被容器中空气吸收，体积变大，并不是因为U形管中液体的温度发生了变化，可知A错误；在甲装置中，通过他们的电流与通电时间相同，因此是探究电流产生的热量与电阻大小的关系，也可以观察同一个电阻丝产生的热量随时间的变化，可知B错误；在乙装置中，说明没有产生热量，可能是容器内的电阻断路，也可能是该电阻被短路，可知C错误；乙装置中，右侧两电阻丝并联，再与左侧电阻串联，则
三个电阻的阻值相同，因此由欧姆定律可知，乙图容器内电阻丝电流的关系为，则，乙图中左右容器中电阻产生的热量之比为
可知D正确。
【举一反三3】如图所示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，下列说法正确的是（ ）
A.通电一段时间后，左侧U形管中液面的高度差比右侧的大
B.将左边容器中的电阻丝换成10Ω的电阻丝后，可以探究电流产生的热量与电阻的关系
C.该实验装置是利用U形管两端液面高度差来反映电阻丝产生热量的多少的
D.若通过的电流为1A，通电1min，则产生的热量为300J
【答案】ACD
【解析】图中容器中的电阻阻值相同，通过左边容器中电阻的电流大于通过右边容器中电阻的电流，由Q=I2Rt可知，通电一段时间后，左边容器中电阻产生的热量大于右边容器中电阻产生的热量，所以左侧U形管中液面的高度差比右侧的大，可知A正确；将左边容器中的电阻丝换成10Ω的电阻丝后，则两个容器中的电阻阻值不同，通过两个电阻的电流也不同，所以不能探究电流产生的热量与电阻的关系，可知B错误；该实验运用了转换法，利用U形管两端液面高度差来反映电阻丝产生热量的多少，可知C正确；若通过的电流为1A，通电1min，则产生的热量为
可知D正确。
【举一反三4】如图甲所示，多芯线是生产、生活中常用的导线，由多根细导线制成。多芯线的电阻远 （选填“大于”或“小于”）每根细导线的电阻，多芯线接入电路时各根导线之间的连接方式是 。家庭电路中，有时导线长度不够，需要把两根导线连接起来使用，而连接处往往比别处更容易发热，加速老化，原因是通电时连接处的电阻比别处的电阻较 ，在相同时间内产生的热量较 。
【答案】小于 并联 大 多
【解析】多芯线是由多根细导线绕制而成，且接入电路时各根细导线之间是并联的，根据电阻的并联规律可知，多芯线的电阻远小于每根细导线的电阻。
在家庭电路中，导线相互连接处接触不良，导致该处的电阻较大。根据焦耳定律可知，在通过导体的电流相等，通电时间相等的情况下，电阻越大产生的热量更多。
【举一反三5】如图是具有加热、保温两挡功能的电热杯垫的简化电路图，R1、R2为阻值不变的加热元件，R1=10Ω，R2=5Ω，工作电压为5V。电热杯垫在加热挡工作时的电功率为 W。用电热杯垫将100g的水温度升高5℃，该过程水吸收的热量是 J，若加热过程中不计热量散失，电热杯垫需要正常加热的时间是 s。[c水＝4.2×103J/(kg·℃)]
【答案】7.5 2.1×103 280
【解析】由电路图可知，当只闭合S1时，只有电阻R1工作，电路中电阻较大，电源电压一定，由可知，电功率较小，电热杯垫处于保温状态，两开关都闭合时，两电阻并联，电路中电阻较小，由可知，电功率较大，电热杯垫处于加热状态；加热时R1的电功率 ，R2的电功率
电热杯垫在加热挡工作时的电功率 P=P1+P2=2.5W+5W=7.5W
水吸收的热量 Q吸=c水mΔt=4.2×103J/(kg·℃)×100×10-3kg×5℃=2.1×103J
由题意可知，电热杯垫消耗的电能 W=Q吸=2.1×103J
电热杯垫需要正常加热的时间
【举一反三6】如图甲所示，多芯线是生产、生活中常用的导线，由多根细导线制成。多芯线的电阻远 （选填“大于”或“小于”）每根细导线的电阻，多芯线接入电路时各根导线之间的连接方式是 。家庭电路中，有时导线长度不够，需要把两根导线连接起来使用，而连接处往往比别处更容易发热，加速老化，原因是通电时连接处的电阻比别处的电阻较 ，在相同时间内产生的热量较 。
【答案】小于 并联 大 多
【解析】多芯线是由多根细导线绕制而成，且接入电路时各根细导线之间是并联的，根据电阻的并联规律可知，多芯线的电阻远小于每根细导线的电阻。
在家庭电路中，导线相互连接处接触不良，导致该处的电阻较大。根据焦耳定律可知，在通过导体的电流相等，通电时间相等的情况下，电阻越大产生的热量更多。
【题型4】电热器的工作部分与导线的发热情况比较
【典型例题】电熨斗通电一段时间后变得很烫，而连接电熨斗的导线却不怎么热，其原因是
A.导线的绝缘皮隔热
B.导线散热比电熨斗快
C.通过导线的电流小于通过电熨斗的电流
D.导线的电阻远小于电熨斗电热丝的电阻
【答案】D
【解析】电熨斗与导线串联，电流相等，根据公式Q=I2Rt，电流和通电时间相同时，导线的电阻远小于电熨斗电热丝的电阻，导线放出的热量远少于电熨斗，选项D符合题意。
【举一反三1】有的电饭锅在使用时会闻到橡胶的焦糊味，用手摸其电源线发现很热，而其它用电器仍正常工作。发生这二现象的原因可能是（　　）
A.家庭电路电压太高
B.电饭锅的电源线太短
C.电饭锅的电源线太细
D.电饭锅的电源线的线芯是铜导线
【答案】C
【解析】家庭电路中，其它用电器与电饭锅并联，并联电路各支路两端电压相等，其它用电器仍正常工作，说明家庭电路电压正常，可知A错误；电饭锅与电源线串联，通过它们的电流相等，由Q=I2Rt可知，电源线很热说明电源线电阻产生的热量多，电源线电阻比较大，因为导体的电阻与导体的材料、长度、横截面积有关，电源线的材料，长度一定，电阻较大，是因为电源线横截面积太小，电源线太细造成的。在电源线的材料，横截面积一定时，电源线太短，则电阻较小，可知B错误，C正确；相同长度和横截面积的铜导线比其他材料的导线电阻小，可知D错误。
【举一反三2】有的电饭锅在使用时会闻到橡胶的焦糊味，用手摸其电源线发现很热，而其它用电器仍正常工作。发生这二现象的原因可能是（　　）
A.家庭电路电压太高
B.电饭锅的电源线太短
C.电饭锅的电源线太细
D.电饭锅的电源线的线芯是铜导线
【答案】C
【解析】家庭电路中，其它用电器与电饭锅并联，并联电路各支路两端电压相等，其它用电器仍正常工作，说明家庭电路电压正常，可知A错误；电饭锅与电源线串联，通过它们的电流相等，由Q=I2Rt可知，电源线很热说明电源线电阻产生的热量多，电源线电阻比较大，因为导体的电阻与导体的材料、长度、横截面积有关，电源线的材料，长度一定，电阻较大，是因为电源线横截面积太小，电源线太细造成的。在电源线的材料，横截面积一定时，电源线太短，则电阻较小，可知B错误，C正确；相同长度和横截面积的铜导线比其他材料的导线电阻小，可知D错误。
【举一反三3】电炉通电一段时间后，电炉丝热得发红，而与电炉丝相连的导线却几乎不发热，这主要是因为（　　）
A.通过导线的电流大于通过电炉丝的电流
B.导线的电阻远大于电炉丝的电阻
C.通过导线的电流小于通过电炉丝的电流
D.导线的电阻远小于电炉丝的电阻
【答案】D
【解析】电炉丝与导线串联，通过它们的电流I和通电时间t相等，由于Q=I2Rt，R电炉丝＞R导线，即电阻越大，相同时间内产生的热量越多，可知选D．
【举一反三4】电热壶的发热丝温度很高而跟它串联的导线却不怎么发热，这是因为通电时它们的电流相同， 不同。电热壶内的热水放在桌面上慢慢变冷，这是通过 方式改变了水的内能。
【答案】电阻 热传递
【解析】根据 可知，电流相同时，电阻越大，产生的热量越多，电热壶的发热丝温度很高而跟它串联的导线却不怎么发热，这是因为通电时它们的电流相同，电阻不同，电热壶的发热丝的电阻比导线的电阻大得多，产生的热量多。
电热壶内的热水放在桌面上热水的热量被周围环境吸收，慢慢变冷，这是通过热传递方式改变了水的内能。
【举一反三5】如图甲所示是某款强光手电筒中的可充电电池，当给电池充电时， 能转化为 能，如图乙所示，在铝箔条上的A、B、C三处剪出了宽度相同的缺口。将铝箔条的两端连到电池的两极上，由于铝箔电阻很小，会造成电池 ，铝箔条上会产生大量的热，缺口 （填“A”“B”或“C”）处发热功率最大，最容易烧断。
【答案】电 化学 短路 A
【解析】给电池充电时，消耗电能，电池内部发生化学变化，这个过程是将电能转化为化学能。
用导线直接将电源两极连接起来，是短路。
在材料与长度相同的情况下，横截面积越小，电阻越大。A处最窄，此处电阻最小。铝箔处处电流相等，根据可知，在相等的时间内电流通过A处产生的电热大，此处容易烧毁。
【举一反三6】冬天天气寒冷，很多家庭用起了如图所示的电暖器。细心的小李发现电暖器接通电源工作一段时间后，电阻丝热得发红。
(1)电暖器是利用电流的 工作的。
(2)解释电暖器工作时电阻丝热得发红，而连接电阻丝的导线却不怎么热的原因。
【答案】(1)热效应(2)见解析
【解析】（1）电流通过电暖器时，将电能转化为内能，这叫电流的热效应。
（2）电阻丝和导线是串联的，根据串联电路的电流特点可知电阻丝和导线电流相等，由于电阻丝的电阻比导线的电阻大得多，根据焦耳定律
可知，在电流和通电时间相同时，电阻丝发热多，导致电阻丝热的发红。
【举一反三7】如图甲所示是某款强光手电筒中的可充电电池，当给电池充电时， 能转化为 能，如图乙所示，在铝箔条上的A、B、C三处剪出了宽度相同的缺口。将铝箔条的两端连到电池的两极上，由于铝箔电阻很小，会造成电池 ，铝箔条上会产生大量的热，缺口 （填“A”“B”或“C”）处发热功率最大，最容易烧断。
【答案】电 化学 短路 A
【解析】给电池充电时，消耗电能，电池内部发生化学变化，这个过程是将电能转化为化学能。
用导线直接将电源两极连接起来，是短路。
在材料与长度相同的情况下，横截面积越小，电阻越大。A处最窄，此处电阻最小。铝箔处处电流相等，根据可知，在相等的时间内电流通过A处产生的电热大，此处容易烧毁。
【题型5】家庭电路用电器的导线发热和损坏的原因
【典型例题】家庭电路中，有时导线长度不够，需要把两根导线连接起来使用，而连接处往往比别处更容易发热，加速老化，甚至引起火灾。原因是通电时连接处比别处的（　　）
A.电流更大
B.电阻更大
C.通电时间更长
D.以上说法都有
【答案】B
【解析】在家庭电路中，导线相互连接处因接触不良，接触面积较小，该处的电阻较大，根据公式可知，在电流、通电时间相同时，产生的热量较多，往往比别处更容易发热，甚至引起火灾。由上述可知，可知A、C、D不符合题意，B符合题意。
【举一反三1】将电热毯内断了的电热丝的两个断头接上，再将该电热毯接入电路中，电热丝的接头处很容易烧焦，其原因是（　　）
A.接头处的电阻变大
B.接头处的电流大于电热丝其它部分的电流
C.接头处的电阻变小
D.接头处的电流小于电热丝其它部分的电流
【答案】A
【解析】将电热毯内断了的电热丝的两个断头接上，会导致接头处接触不良，电阻变大，根据Q=I2Rt可知，在接头处产生的热量比电热丝其它部分多，所以接头处很容易烧焦，可知A符合题意，C不符合题意；接头处与电热丝其它部分是串联的，则接头处的电流等于电热丝其它部分的电流。可知B、D不符合题意。
【举一反三2】如图，如果插座使用不当会引起火灾，当同时并联接入的用电器过多时，会使电路中干路的电流 ，根据 公式，导线的中产生的热量会过多，从而引起火灾。
【答案】过大 Q＝I2Rt
【解析】通过插座接入电路的用电器同时工作时，电压不变，电路中消耗的总功率过大，根据知，干路中的电流过大。根据焦耳定律Q=I2Rt可知，干路上的电流产生过多的热量，使导线的温度急剧升高，从而烧坏插座和干路的导线，容易引起火灾。
【举一反三3】电动自行车是很多人常用的代步工具，不少居民为了充电方便，直接从自家楼上顺出电线接上一个插线板为电动自行车“飞线”充电。这存在着安全隐患，主要原因是充电线很容易发热引起火灾，请你用所学知识解释其中的道理。
【答案】见解析
【解析】居民从楼上顺出的电线通常较细，这意味着电线的电阻相对较大。同时从楼上到地上电线的长度较长，在材料和横截面积相同时，长度越长电阻越大。由得：在电流和通电时间相同时，电阻越大，产生得热量越多，所以容易发热引起火灾。
【题型6】焦耳定律的综合应用
【典型例题】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.通电后，电阻丝内能增大方式和容器中空气内能增大方式是相同的
B.乙图中实验装置探究的是电流产生热量的多少与电阻的关系
C.U形管中液面高度发生变化是因为U形管中液体的热胀冷缩造成的
D.通电后，乙图左、右容器中电阻丝的发热功率之比是9：4
【答案】D
【解析】通电后，通过电阻丝的电流做功，将电能转化为内能，是通过做功增大内能，而容器中空气内能是通过热传递增大的，可知A错误；
装置乙中右侧容器中5Ω的电阻与容器外的10Ω电阻并联后再与左侧容器中的5Ω电阻串联，右侧容器中5Ω的电阻处在支路上，左侧容器中5Ω的电阻处在干路上，所以左右两个容器内电阻的电流不同，电阻相同，根据控制变量法可知乙图中实验装置探究的是电流产生热量的多少与电流的关系，可知B错误；
通电后，透明容器中电阻丝的电流做功，将电能转化为内能，空气的内能增加，温度升高，空气的体积膨胀，会引起U形管液面高度变化，可知C错误；
装置乙中右侧容器中的5Ω电阻与容器外10Ω的电阻并联后再与左侧容器中5Ω的电阻串联，根据串联电路的电流特点可知，右端两个电阻的总电流和左端的电阻电流相等，右侧容器的内外两个电阻阻值之比为1∶2，根据并联电流规律可知电流之比为2∶1，所以左右两个容器内电阻的电流之比为3∶2，根据可知，通电一段时间后左右两边容器内电阻产生的热量之比是9∶4。可知D正确。
【举一反三1】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，下列选项不正确的是（　　）
A.通电后，透明容器中的空气是通过热传递增加内能
B.U形管中液体高度发生变化是因为密封的空气热胀冷缩造成的
C.通电一段时间后，左、右侧容器中R1和R2产生的热量之比是4：1
D.若不改变电路的连接方式将图中R3也放入右侧密闭容器里，加热相同时间，左侧容器中的电阻产生热量多
【答案】C
【举一反三2】小阳在家用电热水壶烧开水，水烧开后从插座上拔下电热水壶导线的插头时发现插头发烫，插座的插孔发黑并有一股焦煳味，而电热水壶的导线不怎么热。小阳分析可能是电热水壶导线的插头与插座连接处的电阻太 （选填“大”或“小”），导致插头与插座连接处的 变大造成的。由于存在安全隐患，小阳和爸爸一起更换了新的标准插座。
【答案】大 电阻发热量
【解析】若电热水壶导线的插头与插座连接处的电阻太大，根据可知，电阻增大，产生的热量更多，把插座烧坏了。
【举一反三3】如图所示，是某实验小组设计的一种电热饮水机电路原理图。该饮水机的水箱容积是1L。它通过机内温控开关S进行自动控制，实现加热和保温两种功能。电路电压为220V，当处于加热档时电路消耗的总功率为1100W；处于保温挡时，电路消耗的总功率为242W。问：
(1)R1和R2的阻值各是多大？
(2)该饮水机在保温状态下工作10min，R1产生的热量是多少？
(3)该饮水机的加热效率为70%（即电流产生热量有70%能被水吸收）。在傍晚时候是用电高峰期，实际工作电压只有200V，这时候将一满水箱的水从16℃加热至100℃，需要多少分钟？（已知c水=4.2×103J/（kg·℃），ρ水=1.0×103kg/m3，不计温度对电阻的影响）
【答案】解：（1）由电路图可知，开关S接a时，只有R1接入电路，由公式可知，此时电路电阻较小，功率较大，处于加热挡，开关S接b时，R1与R2串联接入电路，由公式可知，此时电路总电阻较大，功率较小，处于保温挡。由题意可知，处于加热挡时，电路消耗的总功率为1100W，则R1的阻值为
处于保温挡时，电路消耗的总功率为242W，则R1与R2串联的总阻值为
则R2的阻值为
（2）由公式可知，该饮水机在保温状态下工作时，电路中的电流为
该饮水机在保温状态下工作10min，R1产生的热量为
（3）由公式可知，一满水箱的水的质量为
将一满水箱的水从16℃加热至100℃，水吸收的热量为
该饮水机的加热效率为70%，由可知，此过程，电流产生的热量为
由题意知，实际工作电压只有200V，此时电路中的电流为
由公式可知，加热需要的时间为

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