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第一部分　考点过关
第十三讲　电学综合复习
第7课时　电流的热效应
电流的热效应
1.电流的热效应
（1）定义：电流通过导体时电能转化为 　内能　 的现象叫做电流的热效应.
（2）影响因素： 　电流　 、 　电阻　 、 　通电时间　 .
内能
电流
电阻
通电时间
（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.
（2）公式：Q＝ 　I2Rt　 .
（3）电热的利用与防止
①利用：电热水器、电饭锅、电熨斗等.
②防止：散热窗、散热片、电脑的微型风扇等.
电流的二次方
电阻
通电时间
I2Rt
2.焦耳定律
实验　 探究电流产生的热量与哪些因素有关
【实验器材】电源、导线、开关、电阻丝、空气盒、U形管等.
【实验装置】
【设计与进行实验】
1.实验通过U形管中液面的 　高度差　 反映电流产生热量的多少，这应用了 　转换　 法.
2.两容器中密封的空气（或煤油）应具有相同的 　质量　 和 　初温　 ；选用空气加热，是因为 　空气的比热容较小，实验现象更明显　 .
3.如图甲，通过两电阻的电流 　相等　 ，是为了探究电流产生的热量与 　电阻　 的关系；通电一段时间后， 　右侧　 （选填“左侧”或“右侧”）容器的U形管中液面高度差较大.
高度差
转换
质量
初
温
空气的比热容较小，实验现象更明
显
相等
电阻
右侧
3.如图甲，通过两电阻的电流 　相等　 ，是为了探究电流产生的热量与 　电阻　 的关系；通电一段时间后， 　右侧　 （选填“左侧”或“右侧”）容器的U形管中液面高度差较大.
相等
电阻
右侧
4.用如图乙所示装置进行实验：
（1）R2、R3的连接方式是 　并　 联.该装置是为了探究在 　电阻　 相同、通电时间相同时，电流通过导体产生的热量跟 　电流　 的关系.
（2）通电一段时间后，左、右两容器中的电阻丝产生的热量之比为 　4∶1　 .
点拨：I左＝2I右，根据Q＝I2Rt计算.
并
电阻
电流
4∶1
【实验结论】
（1）图甲得到结论： 　在电流和通电时间相同时，电阻越大，产生的热量越多　 .
（2）图乙得到结论： 　在电阻和通电时间相同时，电流越大，产生的热量越多　 .
在电流和通电时间相同时，电阻越大，产生
的热量越多
在电阻和通电时间相同时，电流越大，产生
的热量越多
【交流与反思】
5.控制电阻的阻值和电流相同，改变通电时间，可探究电流产生的热量与 　通电时间　 的关系.
6.如图甲，若通电一段时间后，左侧U形管中的液面高度差为0，可能是因为 　左侧容器漏气　 ；如图乙，若通电一段时间后，两U形管中的液面高度差相等（均不为0），可能是因为 　电阻丝R3断路　 .
通电时间
左侧容器漏气
电阻丝R3断路
7.拓展设问：当家庭电路中的导线接触不良时，有时会产生高温，容易引发火灾，图 　甲　 （选填“甲”或“乙”）的实验结论可以用来解释这种现象.
甲
重难点　 多挡位电器的判断与计算
　（2019贵阳）如图所示是加热器的电路图，设电源电压保持不变，R1、R2均为发热电阻丝，通过开关S1和S2的通断组合，可得到不同加热挡位.该加热器最大电功率为12W，只闭合开关S1时，加热器的电功率是8W.则下列判断正确的是（　C　）
C
例1图
A.该加热器只有两个加热挡位
B.加热器两个发热电阻丝的阻值之比R1∶R2＝1∶3
C.加热器功率最大时，R1与R2的电流之比为2∶1
D.该加热器的最小电功率是8W
　如图为一电热饮水机的电路简图，其额定电压为220V，具有“加热”“保温”两种功能，对应功率分别为400W和40W.当开关S1、S2均闭合，饮水机处于 　加热　 （选填“保温”或“加热”）状态，R1的阻值为 　121　 Ω；用饮水机给2kg的水加热，当水温升高50℃，水吸收的热量为 　4.2×105　 J[c水＝4.2×103J/（kg·℃）].
例2图
加热
121
4.2×105
常见的多挡位电路设计
巧记：并联电阻小，加热或高挡；串联电阻大，保温或低挡.
易错点　　　　 电动机的发热功率
知识点拨：电动机正常工作时，其电路是非纯电阻电路，其电功率P电＝UI，发热功率P热＝I2R，输出功率根据能量守恒分析得到P出＝P电－P热.
　一台电动机的额定电压是100V，线圈电阻是1Ω，正常工作时，通过的电流为5A，则电动机因发热而损失的功率为（　B　）
A.500W B.25W
C.10 000W D.475W
　有一电风扇标有“220V　55W”，若电风扇的电动机线圈电阻为8Ω，当它正常工作时，电源供给的电功率是 　55　 W，转化为风的电功率是 　54.5　 W，电动机的发热功率是 　0.5　 W.
B
55
54.5
0.5
命题点1　焦耳定律的理解与应用
1.（2019贵阳）22岁的中国青年科学家曹原证实了石墨烯在特定条件下的超导性能，这是一百多年来对物质超导零电阻特性的又一重大发现.若未来实现石墨烯超导输电，根据 　焦耳　 定律推断输电线路可实现电能零耗损.
焦耳
2.（2017贵阳）小明发现：家中的一台电热水器使用800W功率工作一段时间后，电热水器的电源线温度与室温无差异，而使用3 000W功率工作相同时间后，电源线温度明显升高，请你解释上述两次电源线温度不同的原因.（可借助相关公式分析说明）
答：由于电热水器和电源线串联，根据串联电路中电流处处相等可知，通过电热水器和电源线的电流相等，根据P＝UI可知，在电源电压一定时，使用3 000W功率时，通过电源线的电流较大；再根据Q＝I2Rt可知，当电源线的电阻和通电时间一定时，使用3 000W功率时电源线产生的热量较多，故其温度明显升高.
命题点2　焦耳定律的相关实验
3.（2021贵阳）小明在探究“电流通过导体时产生的热量与哪些因素有关”的实验中，提出了下列猜想：
A.与通电时间有关 B.与电阻大小有关
C.与电压大小有关 D.与电流大小有关
　　实验器材有：阻值不同的电阻丝若干、蓄电池、火柴、开关和导线若干.
请回答下列问题：
（1）探究猜想A时，将某一电阻丝接入电路，保证安全的情况下使火柴头充分接触电阻丝，闭合开关一段时间后火柴头才燃烧，这一现象说明：
①电阻丝产生的热量通过 　热传递　 的方式传递给火柴头.
②电阻丝产生的热量与通电时间 　有关　 （选填“有关”或“无关”）.
热传递
有关
（2）探究猜想B时，如图所示，将10Ω和20Ω的电阻丝串联接入电路，把两根相同的火柴头分别接触电阻丝（设火柴头与整根电阻丝接触）.
①小明思考，若相同时间内仅有一根电阻丝上的火柴头燃烧，据此能否判断该电阻丝产生的热量多？ 　能　 （选填“能”或“不能”）.
②闭合开关较长时间后，发现两电阻丝均发热，但火柴头都没有燃烧.在不改变电源电压的情况下，选择下列哪组电阻丝进行实验更可行？ 　C　 （填字母序号）.
能
C
A.20Ω　30Ω B.15Ω　15Ω C.5Ω　25Ω
（3）小明通过上述实验发现：电阻越大，电流产生的热量越多.评估该实验时小明认为：串联电路中不同阻值的电阻两端所分电压不同，那么电流产生的热量与电阻大小有关的结论似乎不可靠.如果改变两电阻丝的连接方式，能否合理完成对猜想B的方案设计？ 　不能　 .请你说明理由 　两电阻并联时，电压相同，但由于电阻不同，通过的电流也不同　 .
不能
两电阻并联时，电压相同，但由于电阻不同，通过的电
流也不同
命题点3　焦耳定律的相关计算
4.（2023贵州）如图甲所示的家用电饭锅，其金属外壳通过插座的 　A　 （选填“A”“B”或“C”）孔接地线.若其内部主要部件有：两个阻值相同的发热电阻、温控开关等，熬煮稀饭时，在温控开关的自动控制下按快煮→慢熬→保温三种不同的发热功率完成工作流程，其中慢熬过程仅有一个发热电阻工作，电功率P随时间t变化关系的图像如图乙所示.若快煮过程电流做功为W1，慢熬过程电流做功为W2，则W1∶W2＝ 　1∶3　 .
A
1∶3
5.（2021铜仁）如图是灯L和定值电阻R的I－U图像，当L和R串联在电压恒定的电源上时，L功率为0.3W；当L和R并联在同一电源上时，干路电流是0.9A，此时，L阻值为 　8　 Ω.R工作1min产生的热量是 　96　 J.
8
96
6.（2022遵义）某品牌电热水杯如图甲所示，水杯容量为330mL，有高、中、低三个加热挡位，图乙为其工作电路简图，其中U恒为220V，R1＝200Ω，R2＝550Ω，则中温挡功率为 　242　 W；若该电热水杯加热效率为90%，则用高温挡将满杯水从20℃加热到98℃，需要 　364　 s.[ρ水＝1.0×103kg/m3，c水＝4.2×103J/（kg·℃）]
242
364
7.（2022黔东南州）如图甲所示，是芳芳家新买的一款多功能电饭煲，乙为该电饭煲的工作原理图.R1和R2均为阻值不变的电热丝，S为手动开关，S1为自动控制开关，已知R2＝800Ω，多功能电饭煲的主要部分参数如下表所示.求：
品名 多功能电饭煲
额定电压 220V
频率 50Hz
加热挡功率 605W
保温挡功率
（1）电饭煲正常工作时，电阻R1的阻值.
解：（1）当电饭煲处于加热状态时，电阻R2被短路，电路中只有电阻R1，电阻R1的阻值：R1＝＝＝80Ω.
（2）正常工作的电饭煲处于保温状态时，保温挡的功率.
解：（2）电饭煲处于保温状态时，R1和R2串联接入电路，保温挡的功率：P保温＝＝＝55W.
解：（3）电能表铝盘2min转过50转，消耗的电能：W＝＝kW·h，
电路消耗的功率：P实＝＝＝0.5kW＝500W，她家的实际电压：U＝＝＝200V.
（3）芳芳想了解家里电路的实际电压，她将家里的其他用电器都关闭，只让电饭煲在加热挡工作，观察到家里标有“3 000revs/（kW·h）”字样的电能表铝盘2min转过50转，则她家的实际电压是多少？

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