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第24课时　
焦耳定律
一、焦耳定律
1．电流的热效应：电流通过导体时电能转化为 能，这种现象叫做电流的 效应．
2．焦耳定律：电流通过导体产生的热量跟电流的 成正比，跟导体的 成正比，跟通电时间成 比．
3．焦耳定律的计算公式：Q＝ ．(适用于所有电路)
(1)串联电路中常用公式：Q1∶Q2＝R1∶R2.(纯电阻电路)
(2)并联电路中常用公式：Q1∶Q2＝R2∶R1.(纯电阻电路)
内
热
平方
电阻
正
I2Rt
二、探究电流产生的热量的影响因素实验
4．结论： ．
5．通过 来反映电流产生的热量，运用了 ．
6．甲和乙图探究电热与 的关系，串联控制 相同．
7．甲和丙图探究电热与 的关系，并联使电流 ．
8．乙和丙图能否探究电热与电流的关系？不能，没有控制 相同．
9．上述6、7、8点运用了什么物理方法： ．
10．甲、乙、丙容器中电热丝在相同时间内产生的热量比值为： ．
11．U形管内液面高度会变化，是因为 (选填“装置内气体”或“管内液体”)的热胀冷缩．
Q＝I2Rt
U形管内液面高度差
转换法
电阻
电流
电流
不同
电阻
控制变量法
4∶8∶1
装置内气体
12．如图丙，若将容器外的5 Ω电阻丝换成10 Ω，实验仍 (选填“仍能”或“不能”)进行．
13．如图丙，探究电热与电流的关系时(甲、丙图)，将图丙容器内5 电阻丝换成10 Ω，实验 (选填“仍能”或“不能”)进行．
能
不能
五、高低温挡判断方法
18．解决挡位问题的关键是判断接入电路的总电阻的大小，然后根据公式 判断出总功率的大小．
19．常见的几种挡位电路图(如图)．
一般家庭电路中使用U＝220 V；
(物理与生活)(1)电炉丝通过导线接到电路里，电炉丝热得发红，而导线却几乎不发热，是因为电炉丝的 比导线大得多，根据 定律可知，在 相同时，电炉丝热得发红，而与电炉丝相连的导线却不怎么发热．
(2)如图甲，电炉子、电饭锅、电熨斗、电暖气都是利用电流的 效应来工作的，很多情况下我们并不希望用电器的温度过高．如电视机、电脑等用电器，如果温度过高，会使元件逐渐老化，缩短寿命．所以电视机的后盖有很多小孔，电脑主机里都安装电风扇，主要是为了 ．
电阻
焦耳
电流和通电时间
通风散热，降低温度
热
(3)台式电脑使用一段时间后，为保证电脑的稳定性，需要打开主机箱盖除尘，这是因为散热风扇的扇叶(如图乙)，在转动过程中与空气摩擦带上了 ，可以 ，所以灰尘会附着在扇叶上．
电荷
吸引轻小物体
探究电流产生热量与哪些因素有关问题(10年4考)
1．(2022·莒南县一模)文馨同学利用如图所示的装置研究“电流通过导体产生热的多少与什么因素有关”．
(1)通过观察两个U形管中液柱的 的变化来比较电流通过电阻丝产生的热量的多少．
(2)该装置是可以研究电流通过 丝产生的热量与电阻的关系．
(3)文馨同学想起课本上的实验是用煤油而不用水，原因是：
．
液面高度差
电阻
煤油的密度比水小，相同条件下，液面上升明显．
利用焦耳定律进行简单计算(10年4考)
2．(2021秋·太平区期末)如图所示电路，电源电压为6 V不变，R0＝10 Ω，小灯泡L标有“12 V　6 W”(忽略灯丝电阻的变化)，求：
(1)小灯泡L的电阻RL；
(2)当S、S1都闭合时，电流表示数；
(3)当S、S1都闭合时，电阻R0每分钟产生的热量．
串、并联电路中高低温挡的判断(10年5考)
并联
高温
题3图
R2
低温
串联
R1＋R2
题4图
R2
低温
高温
5．(物理与日常生活)(2022·临沂模拟)电烤箱已经逐渐成为生活中必不可少的家用电器，它的原理是电阻丝在电流作用下发热，从而加热食物．某品牌电烤箱铭牌如下表所示，其简化电路图如图所示，其中R1和R2都为电阻丝．求：
(1)电阻丝R2的阻值是多少？
(2)电烤箱处于高温挡通电5 min，消耗的电能是多少？
(3)如果电烤箱通电5 min消耗的电能产生的热量，其中70%被质量5 kg的水吸收，可以让温度为20 ℃的水升高到多少 ℃？[水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃)]
串、并联电路中高低温挡的计算
××电烤箱铭牌
产品型号 ××××××
额定电压 220 V
额足频率 50 Hz
额定功率
高温挡 2 200 W
低温挡 880 W
题5图
6．(物理与日常生活)(2022·博罗县模拟)如图甲是某品牌电压力锅，图乙所示是它的简化电路图，R1、R2是定值电阻．电压力锅的加热功率为700 W、保压功率为200 W．S、S1都闭合时是一种状态，只闭合S时是另一种状态．家庭电路的电压是220 V．[水的比热容c＝4.2×103 J/(kg·℃)，水的密度1.0×103 kg/m3]
(1)求R1、R2的阻值．
(2)当锅内气压达到202 kPa，锅内水的沸点为115 ℃时，电压力锅切换到保压状态．锅内2 L初温为20 ℃的水加热到保压状态时，吸收的热量是多少？
(3)若加热的效率为95%，计算将上述水加热到115 ℃需要的时间是多少min
探究电热的影响因素(常规实验)
【实验目的】探究电热Q与电流I、电阻R、时间t 的关系．
【实验装置】
【设计与进行实验】
1．如何比较电热Q的多少：通过 变化来反映，此处运用 法．
U形管内液面高度差
转换
2．比较Q与R的关系，选择图 ，通过电路 联，使通过电阻丝的 和时间相同，此处运用 法．
3．比较Q与I的关系，选择图 ，通过 联一个电阻，改变丙装置容器内通过电阻的电流，要控制甲丙容器中电阻丝的 相同，此处
运用 法．
【数据处理和分析】
4．设计实验数据记录表格如下，判断电阻相同时，电流不同，U形管高度差差异，判断电热与电流的关系；根据电流相同时，电阻不同，U形管高度差差异，判断电热与电阻的关系．
甲和乙
电流
控制变量
甲和丙
电阻
控制变量
串
并
【实验结论】
5．(1)在 、通电时间相同时，电阻 ，产生的热量越多．
(2)在 、通电时间相同时，电流 ，产生的热量越多．
【交流与反思】
6．乙和丙图能否探究电热与电流的关系？不能，没有控制 相同．
7．甲、乙、丙中电热丝在相同时间内产生的热量比值为： ．
电流
越大
电阻
越大
电阻
4∶8∶1
8．U形管内液面高度会变化，是因为 (选填“装置内气体”或“管内液体”)的热胀冷缩．
9．如图丙，若将容器外的5 Ω电阻丝换成10 Ω，实验 (选填“仍能”或“不能”)进行
10．如图丙，探究电热与电流时(甲、丙图)，将图丙容器内5 Ω电阻丝换成10 Ω，实验 (选填“仍能”或“不能”)进行．
11．若U形管高度差没变化，则说明装置 ．
12．若实验开始前U形管液面高度不相平，操作： ．
13．U形管 (选填“是”或“不是”)连通器．
装置内气体
仍能
不能
漏气
拔掉软管，重新安装
不是
14．还有哪些实验运用了转换法？ ．
15．若换成下图装置进行实验，烧瓶内装煤油是
因为 ；
此实验通过 来反映电热的多少．
探究物体的动能跟哪些因素有关的实验
煤油比热容小，吸收相同的热量，温度变化明显
温度计的示数
【实验过关】
例　(2022·绥江县二模)用如图所示的装置探究“电流产生的热量与什么因素有关”．
(1)两个密闭容器内的电阻丝发热的多少是通过 来反映的，这种研究方法叫做 ．
(2)观察如图甲所示的装置，通电一段时间后 (选填“左瓶”或“右瓶”)内的电阻丝产生的热量较多，这说明在其他条件相同时，电流产生的热量与 有关．
U 形管液面的高度差
转换法
右瓶
电阻
(3)如图乙所示，两密闭瓶中的电阻一样大，在其中一个的外部并联一个阻值大小相同的电阻，则通过两瓶中电阻丝的电流 (选填“相同”或“不同”)．
(4)让装置冷却到初始状态，把乙图右瓶并联的两根电阻丝都放入瓶内，接通电源，比较两瓶内电阻丝发热多少，此时该装置探究的是电流产生的热量跟 的关系，一段时间后，电阻丝产生的热量 (选填“左瓶”“右瓶”或“一样”)多．
(5)同学们又设计了如图丙所示的实验装置来探究不同物质的吸热情况，电阻R1＝R2，在A、B两容器中装有两种质量相同的不同液体，通电一段时间后，A容器中的温度计示数升高较多，则两容器中的液体的比热容大小为cA (选填“＞”“＜”或“＝”)cB.
不同
电阻
左瓶
＜
1．(2020·广东)如图所示为“探究电流通过导体产生的热量跟 的关系”的实验装置．实验中用U形管内液面高度差的大小来反映电流通过导体产生热量的多少，这种方法叫 (选填“控制变量”或“转换”)法．通电一段时间后，左侧容器内空气吸收的热量比右侧的 (选填“多”或“少”)．
电阻
转换
少
2．(2021·广东)如图是探究电流通过导体产生的热量与 关系的实验装置．实验中用U形管内液面的 反映导体产生热量的多少，通电一段时间后，容器 (选填“甲”或“乙”)内电阻丝产生的热量较多．
电流
高度差
甲
3．(物理与日常生活)(2019·广东)某品牌电烤箱在额定电压下，功率从大到小有高挡、中挡和低挡．如图为电烤箱在不同挡位工作时的电路图，R1、R2为发热电阻丝，且阻值R1＞R2，则高挡、中挡和低挡对应的电路图分别是 图、 图和 图．(均选填“甲”“乙”或“丙”)
丙
乙
甲
4．(物理与科技)(2022·广东)某电热取暖器的简化电路如图所示，R1、R2为发热电阻．取暖器工作时，通过开关S1和S2实现低温、高温的挡位控制．已知高温挡功率为1 320 W，R1＝55 Ω.求：
(1)取暖器工作时通过R1的电流；
(2)取暖器处于低温挡时，工作1 min产生的热量；
(3)R2的阻值．
5.(物理与科技)(2020·广东)某款电热饮水机具有加热和保温两挡，额定电压为220 V．图甲是其电路原理图．S0为温控开关，R1、R2为电热丝(阻值不变)，某饮水机在额定电压下工作的电功率P与时间t的关系图像如图乙所示．求：
(1)饮水机处于加热挡阶段消耗的电能；
(2)饮水机处于保温挡时，通过R1的电流；
(3)R2的阻值．
(物理与新能源发展)(2022·滨江区一模)北京冬奥会期间所有运动场馆全部使用绿色电能，这是奥运历史上首次实现全部场馆100%绿电供应．下表是一台某型号风车在不同风速下获得能量情况：
(1)风力发电机发电时的能量转化是 能转化为电能．
(2)若该地年平均风速为15 m/s，则1台这样的风车10 min获得的能量是多少？
(3)若将这些能量全部输送给一台规格为“380 V　30 kW”的造雪机，可正常工作多长时间？
(4)若这些能量中有42%被120 kg、初温为20 ℃的水吸收，水温可达到多少℃？[水的比热容为4.2×103 J/kg·℃)]
机械

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