资源简介

第4节　焦耳定律
知识点1　电流的热效应
1．北京冬奥会期间，我国科研人员为运动员提供了带电源的智能控温加热手套，如图所示。下列与加热手套工作原理相同的用电器是(　C　)
A.电灯 B．电风扇
C．电饭锅 D．洗衣机
2．生活中，许多用电器接通电源后，都伴有热现象产生。电流通过导体时 电 能转化为 内 能，这种现象称为电流的热效应。该效应最先由英国科学家 焦耳 研究发现。
知识点2　电热与电阻、电流的关系
3．小利用如图的实验装置探究“导体产生的热量与电阻大小的关系”。甲、乙两瓶中装有质量与初温都相同的某种液体，甲瓶中铜丝的电阻比乙瓶中镍铬合金丝的电阻小。
(1)实验中液体吸热的多少是通过 温度计示数的变化 来反映的，这运用了 转换法 (选填“转换法”或“等效替代法”)的物理思想。
(2)现有水和煤油两种液体可供选择，为了在较短的时间内达到明显的实验效果，小利应该选用 煤油 (选填“水”或“煤油”)来做实验，这是因为水的 比热容 较大。
(3)实验中将两瓶中的电阻丝串联，目的是为了控制通过两根电阻丝的 电流和通电时间 相等。实验中观察到甲瓶中温度计示数比乙瓶中温度计示数上升慢，这说明导体产生的热量与导体的 电阻 有关。
4．如图所示是小明探究“电流产生的热量与电流大小关系”的实验装置。
(1)实验时，两瓶煤油的质量要 相等 (选填“相等”或“不相等”)，闭合开关后，电阻丝发热，其内能增加，这是通过 做功 (选填“热传递”或“做功”)改变了电阻丝的内能；
(2)按图中方法进行实验时，观察到在相同的时间内，C瓶煤油比D瓶煤油的温度上升更多，这说明：其他条件相同时， 电流 越大，电流通过导体产生的热量越多。
(3)为了使实验现象更明显，可以将图中R3换成阻值更 小 (选填“大”或“小”)的电阻。
5．下列 甲 装置能解释“电炉丝热得发红，而连接它的导线却几乎不发热”。主要是因为： 导线的电阻远小于电阻丝的电阻 。
　　
知识点3　焦耳定律
6．若通过电阻为5 Ω的电阻R的电流为1 A，则通电1 min，R产生的热量为 300 J。
7．(2023·江苏无锡中考)如图所示是超市常用的塑料袋封口夹电路原理图，电源电压为5 V，电热丝R阻值为1 Ω。闭合开关S，电热丝温度升高，利用电流的 热 效应实现高温封口，3 s内产生的热量为 75 J。若使用时总把塑料袋烫坏，可以 增大 (选填“增大”或“减小”)电热丝的阻值。
8．如图所示，电源电压保持3 V不变，电阻R1＝10 Ω，R2＝20 Ω。闭合开关S，则通电100 s电阻R1产生的热量为 10 J。
知识点4　电热的利用和防止
9．下列家用电器中，不是利用电流热效应原理来工作的是(　B　)
A．电熨斗 B．微波炉
C．电饭锅 D．电烤箱
10．电流热效应在科研、生产、生活中被广泛应用，但有时它也会给我们带来危害，下列情况中不属于防止电热危害的是(　B　)
A．电视机两边有散热窗
B．家电长时间停用，隔一段时间应通电一次
C．电动机外壳有许多散热片
D．电脑内置有小风扇
11．电阻R1和R2串联接入电路中，闭合开关后两端电压之比为3∶2。关于二者产生热量的说法正确的是(　D　)
A．两电阻产生热量相同
B．没有通电时间，无法比较产生热量多少
C．两电阻产生热量之比为2∶3
D．两电阻产生热量之比为3∶2
12．一台标有“5 V 2.5 W”的带有USB接口的小电风扇，线圈电阻为1 Ω，正常工作1 min，消耗的电能是 150 J，产生的热量是 15 J。
13．(2024·重庆綦江区期末)如图所示是小吴同学自制的调光小台灯的电路原理图。电源电压为3 V，R是调节亮度的变阻器，最大阻值为10 Ω。灯L标有“2.5 V　0.5 W”字样。忽略温度对电阻的影响。当灯L正常发光时的电阻为 12.5 Ω。灯L正常发光时，变阻器R工作10 min产生的热量为 60 J。
14．电脑的中央处理器(CPU)，只有半张扑克牌大小，工作时发热显著，常采用散热片与风扇组合冷却，某电脑CPU的功率为90 W，其中发热功率占8%，铜质散热器的质量是0.8 kg。若工作半小时，产生热量 12_960 J，这些热量可使散热器温度升高 41.5 ℃。[铜的比热容为0.39×103 J/(kg·℃)，结果保留一位小数]
15．(2024·山东枣庄滕州市一模)如图甲所示，电源电压恒定不变，滑动变阻器R2最大阻值是20 Ω。闭合开关，滑动变阻器的P－R图像如图乙所示，则当滑片P滑至最右端时，电流表的示数为 0.2 A，保持滑片在最右端不动，通电10 s电流通过R1产生的热量是 4 J。
　
16．(2024·重庆沙坪坝区期末)如图所示，电源电压为3 V，灯泡L标有“6 V　3 W”的字样(灯泡的电阻不随温度变化)，R为定值电阻。闭合开关后，电流表示数为0.75 A。求：
(1)灯泡的电阻；
(2)通电10 s，定值电阻R产生的热量。
(1)由P＝可知，灯泡的电阻：RL＝＝＝12 Ω；
(2)由图可知，闭合开关S，灯泡L与电阻R并联，电流表测量干路的总电流；
根据并联电路的电压特点可知，灯泡和电阻R两端的电压均为3 V，
此时通过灯泡的电流：IL′＝＝＝0.25 A，
根据并联电路的电流特点可知，通过R的电流：IR＝I－IL′＝0.75 A－0.25 A＝0.5 A，
通电10 s，定值电阻R产生的热量：Q＝WR＝UIRt＝3 V×0.5 A×10 s＝15 J。
17．(2025·重庆九龙坡区模拟)母亲节时，小涵同学送给妈妈一个电热杯。电热杯有加热和保温两挡功能，简化电路如图所示。R1、R2为加热元件，USB接口的输出电压为5 V，R1＝5 Ω，R2＝10 Ω。
(1)只闭合开关S1时，电路中的电流；
(2)开关S1、S2均闭合，5 min电热杯产生的热量。
(1)由图知，只闭合开关S1时，只有R1＝5 Ω接入电路，
电路中电流I1＝＝＝1 A；
(2)开关S1、S2均闭合时，电阻R1，R2并联接入电路，此时通过R1的电流仍为I1＝1 A，通过R2的电流I2＝＝＝0.5 A，
则干路电流I＝I1＋I2＝1 A＋0.5 A＝1.5 A；
5 min电热杯产生的热量Q＝W＝UIt＝5 V×1.5 A×5×60 s＝2 250 J。第4节　焦耳定律
知识点1　电流的热效应
1．北京冬奥会期间，我国科研人员为运动员提供了带电源的智能控温加热手套，如图所示。下列与加热手套工作原理相同的用电器是( )
A.电灯 B．电风扇
C．电饭锅 D．洗衣机
2．生活中，许多用电器接通电源后，都伴有热现象产生。电流通过导体时 能转化为 能，这种现象称为电流的热效应。该效应最先由英国科学家 研究发现。
知识点2　电热与电阻、电流的关系
3．小利用如图的实验装置探究“导体产生的热量与电阻大小的关系”。甲、乙两瓶中装有质量与初温都相同的某种液体，甲瓶中铜丝的电阻比乙瓶中镍铬合金丝的电阻小。
(1)实验中液体吸热的多少是通过 来反映的，这运用了 (选填“转换法”或“等效替代法”)的物理思想。
(2)现有水和煤油两种液体可供选择，为了在较短的时间内达到明显的实验效果，小利应该选用 (选填“水”或“煤油”)来做实验，这是因为水的 较大。
(3)实验中将两瓶中的电阻丝串联，目的是为了控制通过两根电阻丝的 相等。实验中观察到甲瓶中温度计示数比乙瓶中温度计示数上升慢，这说明导体产生的热量与导体的 有关。
4．如图所示是小明探究“电流产生的热量与电流大小关系”的实验装置。
(1)实验时，两瓶煤油的质量要 (选填“相等”或“不相等”)，闭合开关后，电阻丝发热，其内能增加，这是通过 (选填“热传递”或“做功”)改变了电阻丝的内能；
(2)按图中方法进行实验时，观察到在相同的时间内，C瓶煤油比D瓶煤油的温度上升更多，这说明：其他条件相同时， 越大，电流通过导体产生的热量越多。
(3)为了使实验现象更明显，可以将图中R3换成阻值更 (选填“大”或“小”)的电阻。
5．下列 装置能解释“电炉丝热得发红，而连接它的导线却几乎不发热”。主要是因为： 。
　　
知识点3　焦耳定律
6．若通过电阻为5 Ω的电阻R的电流为1 A，则通电1 min，R产生的热量为 J。
7．(2023·江苏无锡中考)如图所示是超市常用的塑料袋封口夹电路原理图，电源电压为5 V，电热丝R阻值为1 Ω。闭合开关S，电热丝温度升高，利用电流的 效应实现高温封口，3 s内产生的热量为 J。若使用时总把塑料袋烫坏，可以 (选填“增大”或“减小”)电热丝的阻值。
8．如图所示，电源电压保持3 V不变，电阻R1＝10 Ω，R2＝20 Ω。闭合开关S，则通电100 s电阻R1产生的热量为 J。
知识点4　电热的利用和防止
9．下列家用电器中，不是利用电流热效应原理来工作的是( )
A．电熨斗 B．微波炉
C．电饭锅 D．电烤箱
10．电流热效应在科研、生产、生活中被广泛应用，但有时它也会给我们带来危害，下列情况中不属于防止电热危害的是( )
A．电视机两边有散热窗
B．家电长时间停用，隔一段时间应通电一次
C．电动机外壳有许多散热片
D．电脑内置有小风扇
11．电阻R1和R2串联接入电路中，闭合开关后两端电压之比为3∶2。关于二者产生热量的说法正确的是( )
A．两电阻产生热量相同
B．没有通电时间，无法比较产生热量多少
C．两电阻产生热量之比为2∶3
D．两电阻产生热量之比为3∶2
12．一台标有“5 V 2.5 W”的带有USB接口的小电风扇，线圈电阻为1 Ω，正常工作1 min，消耗的电能是 J，产生的热量是 J。
13．(2024·重庆綦江区期末)如图所示是小吴同学自制的调光小台灯的电路原理图。电源电压为3 V，R是调节亮度的变阻器，最大阻值为10 Ω。灯L标有“2.5 V　0.5 W”字样。忽略温度对电阻的影响。当灯L正常发光时的电阻为 Ω。灯L正常发光时，变阻器R工作10 min产生的热量为 J。
14．电脑的中央处理器(CPU)，只有半张扑克牌大小，工作时发热显著，常采用散热片与风扇组合冷却，某电脑CPU的功率为90 W，其中发热功率占8%，铜质散热器的质量是0.8 kg。若工作半小时，产生热量 _ J，这些热量可使散热器温度升高 ℃。[铜的比热容为0.39×103 J/(kg·℃)，结果保留一位小数]
15．(2024·山东枣庄滕州市一模)如图甲所示，电源电压恒定不变，滑动变阻器R2最大阻值是20 Ω。闭合开关，滑动变阻器的P－R图像如图乙所示，则当滑片P滑至最右端时，电流表的示数为 A，保持滑片在最右端不动，通电10 s电流通过R1产生的热量是 J。
　
16．(2024·重庆沙坪坝区期末)如图所示，电源电压为3 V，灯泡L标有“6 V　3 W”的字样(灯泡的电阻不随温度变化)，R为定值电阻。闭合开关后，电流表示数为0.75 A。求：
(1)灯泡的电阻；
(2)通电10 s，定值电阻R产生的热量。
17．(2025·重庆九龙坡区模拟)母亲节时，小涵同学送给妈妈一个电热杯。电热杯有加热和保温两挡功能，简化电路如图所示。R1、R2为加热元件，USB接口的输出电压为5 V，R1＝5 Ω，R2＝10 Ω。
(1)只闭合开关S1时，电路中的电流；
(2)开关S1、S2均闭合，5 min电热杯产生的热量。

展开更多......

收起↑