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第四部分　电与磁
测量小灯泡的电功率、焦耳定律(第二课时)
一、焦耳定律
1.电流通过导体时，电能转化成　 　能，这种现象叫电流的　 　效应。
2.影响电流通过导体时产热多少的因素：　 　、　 　和
　 　。
3.焦耳定律的内容：电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成
　 　，跟导体的电阻成　 　，跟通电的时间成　 　。如果热量用Q表示，电流用I表示，电阻用R表示，通电时间用t表示，则焦耳定律的表达式是　 　。
Q＝I2Rt　
正比　
正比　
正比　
通电时间　
电阻　
电流　
热　
梳理课本必备知识，明确考什么
内　
4.焦耳定律的适用范围：任何用电器或电路的计算。
5.利用电热的例子：电热水器、电烙铁、电暖气、电饭锅、电熨斗、养鸡场的电热孵化器等。
6.防止电热的例子：有孔的电视机后盖、电脑的微型风扇等(过多的电热如果不能及时散失，会产生许多的安全隐患)。
考点一　焦耳定律
●典型例题
【例 1】如图所示小明探究电流通过导体产生热量的影响因素，初始U形细管中各液面高度相平，容器中有等量空气且密闭良好，R1＝R2＝R3，A、B接入电路中，则 ( )
A.通过R1和R2电流相等
B.容器中电阻发热多的一侧U形管中液面高度差大
C.右侧U形管中液面高度差较大
D.实验不能证明电流是产生热量的影响因素
考点精讲、对应训练
B
技巧点拨　焦耳定律的表达式是Q＝I2Rt。焦耳定律的适用范围：任何用电器或电路的计算。电流通过导体产生的热量与通过导体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。
●举一反三
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”)。
少　
转换　
电阻　
2.如图所示，两个相同的透明容器密封着等量的空气，U形管中液面高度的变化反映密闭空气温度的变化。R1、R2、R3的阻值都是5 Ω，将导线a和b接入电路进行实验。通电前，U形管中液面相平，通电一段时间后，左边U形管液面高度差较大。
(1)电阻丝R1产生的热量比R2的　 　(选填“多”“少”或“相等”)。
(2)流经R1的电流　 　R2的电流(选填“大于”“等于”或“小于”)。判断依据是　 _
　。
(3)若流经的R1电流为0.1 A，20 s内R1产生的热量为　 　J。
1　
比R2的多　
左边U形管液面高度差较大，说明电阻丝R1产生的热量
大于　
多　
考点二　电热的利用和防止
●典型例题
【例 2】下列属于防止电流热效应产生危害的实例是( )
A.家里使用电热水壶烧水 B.利用电视机后盖的小孔散热
C.家里使用电饭锅煮饭 D.小佳妈妈使用电熨斗熨衣服
技巧点拨　利用电热的例子：电热水器、电烙铁、电暖气、电饭锅、电熨斗等。防止电热的例子：有孔的电视机后盖、电脑的微型风扇等。
B
A.扫地机器人 B.抽油烟机 C.空气炸锅 D.手机
●举一反三
3.以下用电器是利用电流的热效应工作的是( )
C
4.关于电热的下列几个说法，错误的是( )
A.电热会烧毁电器元器件，引发火灾，是有百害而无一利
B.电流通过任何用电器，都或多或少地会产生热量
C.因为电流过大产生电热而烧坏局部电路，可用于整体电路的保护
D.为防止电热带来的危害，要尽量减少电热的产生并考虑如何加快散热
A
考点三　电热计算公式的运用
●典型例题
【例 3】请完成下列有关电热的计算。
(1)一个10 Ω的定值电阻，通过2 A的电流时，1 min产生的热量是
　 　J。(使用公式Q＝　 　)
(2)一个5 Ω的定值电阻，接到2 V的电压上工作5 min，产生的热量是
　 　J。(使用公式Q＝ )
(3)一个定值电阻，接到3 V的电压上时通过它的电流是0.2 A，则10 min内该电阻产生的热量是　 　J。(使用公式Q＝　 　)
(4)一个标有“220 V　800 W”的电热水器，正常工作5 min能产生
　 　J的热量。(使用公式Q＝　 　)
t　
Pt　
2.4×105　
UIt　
360　
240　
I2Rt　
2400　
技巧点拨　焦耳定律公式Q＝I2Rt适用于任何电路中导体由于电流热效应所产生的热量计算。而Q＝W＝Pt＝UIt＝t，只适用于纯电阻电路(即电能全部转化为内能)。
第5题图
●举一反三
5.如图所示是某电蒸锅的内部简化电路图，R1＝484 Ω、R2＝44 Ω。当S1、S2均闭合时，通过R1、R2的电流之比I1∶I2＝　 　，使用加热挡5 min电蒸锅产生的热量是　 　J。
3.6×105　
1：11 　
第6题图
6.小明用如图所示电路研究调光灯的工作原理，所用电源电压恒为6 V，灯泡L上标有“4.8 V　0.3 A”字样，闭合开关，调节滑动变阻器滑片，当观察到　 　时，可知灯泡L正常发光，此时灯泡L的实际功率为　 　W，通电1 min滑动变阻器产生的热量为_______
J。
21.6　
1.44　
电流表示数为0.3A　
考点四　电加热器的挡位判断和计算
●典型例题
【例 4】(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。下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”)
甲　
乙　
丙　
技巧点拨　比较家庭中的电加热器发热功率时，依据的原理是P＝，由于家庭电路电压一定，发热功率与发热电阻丝的电阻成反比，所以电阻大的发热功率小，属于低温挡，电阻小的发热功率大，属于高温挡。
●举一反三
7.小亮家新买汽车上的座椅垫具有电加热功能，该座椅垫有“高温”“低温”和“关”三个挡位。高温挡功率为36 W，低温挡功率为12 W。该座椅垫加热部分的电路简图如图所示，电源电压为24 V，R1和R2为电热丝，S为挡位切换开关。当S切换到　 　(选填“1”或“2”)时座椅垫处于高温挡加热，电热丝R2的阻值是　 　Ω，高温挡加热时座椅垫工作5 min产生的热量是　 　J。
10 800　
32　
2　
8.如图甲为一款有高、中、低温三挡的家用蒸气电熨斗，为了方便计算与理论处理，其电路原理可以用如图乙表示，合理控制开关，可以实现控温。R1、R2、R3为电热丝，R2＝R3 且电阻丝的电阻不随温度变化。如果电源电压恒为100 V时，高温挡的功率为 1 000 W，低温挡为400 W，则：
(1)电熨斗在高温挡状态下正常工作1分钟消耗多少电能？
(2)R1的阻值为多大？
(3)中温挡的电功率为多大？
解：(1)电熨斗在高温挡状态下正常工作1分钟消耗的电能 W＝P高t＝
1 000 W×1×60 s＝6×104 J
(2)闭合开关S1、S2时，电路为只有R3的简单电路，总电阻最小，根据P＝＝10 Ω
则R2＝R3＝10 Ω
只闭合开关S1时，R1、R3串联，总电阻最大，根据P＝
＝25 Ω
则R1的阻值R1＝R串－R3＝25 Ω－10 Ω＝15 Ω
(3)解：闭合开关S1、S3时， R1、R2并联后，与R3串联，总电阻较小，根据P＝
解得R并＝6 Ω，故中温挡的电功率P中＝＝625 W
答：(1)电熨斗在高温挡状态下正常工作1分钟消耗6×104 J的电能；
(2)R1的阻值为15 Ω；
(3)中温挡的电功率为625 W。
(1)如图甲，两个容器中的电阻丝串联的
目的是使通过两个电阻丝的 　相同。
该装置可用来探究电流通过导体产生的
热量与　 的关系；通电一段时间后，
与　 　(选填“左”或“右”)侧容器相连的U形管中液面的高度差大。
右　
电阻
实验　探究电流通过导体产生的热量与哪些因素有关
【例】如图是“探究电流通过导体产生的热量与哪些因素有关”的实验装置。
电流　
实验剖析，加深理解
(2)用U形管中液面的高度差来反映两容器内电阻丝放出热量的多少应用的实验方法是　 　。
(3)采用图乙所示实验装置，可以得出结论：在电阻和通电时间相同时，
　 　越大，产生的热量越　 　(选填“多”或“少”)。
(4)乙装置中电阻R3的主要作用是 。
使通过容器中的电阻丝的电流不同
多　
电流　
转换法　
(5)如果乙装置中R3发生了断路，保证通电时间相同，与断路前相比较，则右侧U形管中液面的高度差将　 　(选填“变大”“变小”或“不变”)。
变大　
1.(2023·福建)下列利用电流热效应工作的用电器是( )
A.电视机 B.电风扇 C.电脑 D.电炉
以近年中考物理试题为例
D
2.(2023·哈尔滨)如图所示，电源电压3 V，R1＝R2＝5 Ω，先闭合开关S1，再闭合开关S2，电流表示数将　 　(选填“变大”或“变小”)；
当S1闭合，S2断开时，通电10 s，电流通过R1产生的热量是　 　J。
4.5　
变大　
(1)将两根电阻丝串联后接入电路中，可控制
　 　和 　 　相等。
通电时间　
3.(2023·济宁)电流做的功跟电压、电流和通电时间三个因素都有关。小明想通过实验验证电功跟电压的关系，选用的器材如图所示。其中甲、乙两玻璃瓶内装有初始温度相同、等质量的煤油，两电阻丝阻值不同(R1＞R2)。
电流　
(2)通电一段时间后，通过观察 　 　来比较电流做功多少。
(3)通过实验发现：在相同时间内，电流通过电阻丝 　 　(选填“R1”或“R2”)做的功多。
(4)若R1两端的电压为3 V，电路中的电流为0.4 A，则 10 s 内电流通过R1做的功为 　 　J。
12　
R1　
温度计示数　
4.(2023·南通)如图所示，灯泡L标有“6 V，3 W”的字样，定值电阻R＝10 Ω，滑动变阻器R1的最大阻值为20 Ω，闭合开关S。将开关S1拨至2，滑片P移至a端，灯泡正常发光。
(1)求灯泡正常发光时的电流。
(2)滑片P移至b端，开关S1拨至1，求定值电阻R工作
10 min产生的热量。
(3)接着将开关S拨回2，电流表示数为0.24 A，求此
时灯泡的功率。
答案：解：(1)由P＝UI可得，灯泡正常发光时的电流I额＝＝0.5 A；
(2)闭合开关S，将开关S1拨至2，滑片P移至a端时，定值电阻R被短路，滑动变阻器接入电路中的电阻为零，电路中只有灯泡L工作，由灯泡正常发光，可知电源电压U＝U额＝6 V；
滑片P移至b端，开关S1拨至1，滑动变阻器接入电路的阻值为最大阻值，灯泡L被短路，电阻R与滑动变阻器R1串联，根据Q＝I2Rt可得，定值电阻R工作10 min产生的热量：
Q＝I2Rt＝(×10 Ω×10×60 s＝240 J
(3)接着将开关S拨回2，灯泡L与滑动变阻器R1串联，电流表测量电路中的电流，
由U＝IR可得，滑动变阻器两端的电压：U1＝I实R1＝0.24 A×20 Ω＝4.8 V，
由串联电路的电压特点可知，灯泡L两端的实际电压U实＝U－U1＝6 V－4.8 V＝1.2 V，
此时灯泡的功率：P实＝U实I实＝1.2 V×0.24 A＝0.288 W。
答：(1)灯泡正常发光时的电流为0.5 A；
(2)滑片P移至b端，开关S1拨至1，定值电阻R工作10 min产生的热量为240 J；
(3)接着将开关S拨回2，电流表示数为0.24 A，此时灯泡的功率为0.288 W。
【例 1】在测量小灯泡额定功率的实验中，小兵连接的电路如图1所示。图2中图线a是 V与A示数间的关系图线，图线b是一只定值电阻R0的U－I图线。电源电压U恒为3 V，小灯泡L的额定电压为2.5 V。则：
利用图象求出灯泡的功率以及电阻；电加热器的挡位判断和计算。
(1)L的额定功率为　 　W。
(2)图线a对应的过程中，R的调节范围为
　 　Ω。
(3)若将R替换成R0，则L工作时的阻值为　 　Ω。
(4)若将R替换成与L相同的小灯泡，则根据图线可求得电路消耗的总功率约为　 　W。
0.54　
6　
2~25　
0.625　
(3)挂烫机速热过程中的总电功率为1320 W。
(2)挂烫机慢热工作1 min，电热丝产生的热量为5.28×104 J；
(1)挂烫机慢热过程中，电路中的电流。
(2)挂烫机慢热工作1 min，电热丝产生的热量。
(3)挂烫机速热过程中的总电功率。
(1)挂烫机慢热过程中，电路中的电流为4 A；
【例 2】(2023·娄底)如图甲是一款采用增压技术的挂烫机，简化电路如图乙，电源电压为220 V，R1、R2是电热丝，R1＝55 Ω，R2＝110 Ω。开关S接2、3时处于慢热挡；开关S接3、4时处于速热挡。求：

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