资源简介

第4节　焦耳定律
@基础巩固
电流的热效应
1.[物理观念]随着科学技术的发展，越来越多的用电器进入了我们的家庭，下列用电器主要利用电流热效应工作的是 (　B　)
A.油烟机 B.电熨斗 C.平板电脑 D.CPU上的散热风扇
2.将一台“220 V　180 W”的榨汁机、一台“220 V　180 W”的电风扇和一条“220 V　180 W”的电热毯，分别接入同一家庭电路中，且通电时间相同，则下列说法正确的是 (　C　)
A.榨汁机产生的热量最多 B.电风扇产生的热量最多
C.电热毯产生的热量最多 D.三者产生的热量一样多
探究电流通过导体时产生的热量与哪些因素有关
3.[科学探究](2025·广州月考)在实验中，为了“探究电流通过导体产生的热量与哪些因素有关”，按照如图1、2所示安装实验器材，其中甲、乙玻璃瓶内装有初始温度相同、质量相等的煤油，内部各装有电阻为R1和R2的电阻丝(R1＞R2).
(1)图1中的实验装置可探究电流产生的热量与电阻的关系.电流通过电阻丝时产生的热量的多少是通过观察　温度计示数的变化　判断的，若温度计A的末温高于温度计B，则实验结论为　在电流和通电时间相同的情况下，一段电阻丝的电阻越大，这段电阻丝产生的热量越多　.
(2)由于实验室煤油储备不够，有一组同学将玻璃瓶内的煤油换成了水，加热一段时间后，这组同学发现温度计示数变化几乎无差别，则出现这一现象的主要原因是　水的比热容大，吸热后温度升高不明显　.
(3)另一组同学探究电流大小对产生热量的影响时，将两段电阻丝并联后接入电路，如图2所示，闭合开关通电一段时间后，此过程中，通过电流大的是电阻为　R2　的电阻丝，产生热量多的是电阻为　R2　(前两空选填“R1”或“R2”)的电阻丝，得出产生热量多的依据是　电阻为R1和R2的电阻丝消耗的电能全部转化为内能，Q＝W，两电阻丝并联，所以两电阻丝两端的电压U相等；开关在干路上，所以通电时间t相等，R1＞R2，根据W＝t可知，电阻为R2的电阻丝产生的热量更多(或根据W＝UIt，两电阻丝并联，所以两电阻丝两端的电压U相等；开关在干路上所以通电时间t相等；I2＞I1，所以电阻为R2的电阻丝产生的热量更多)　.小明的实验探究方案正确吗？说明你的理由，答　不正确　(选填“正确”或“不正确”)，理由：　实验中未能控制电阻相等　.
焦耳定律4.(2024·广州三模)如图为导线的两种接法，连接段电阻较大的是图　甲　，在相同电路中，更容易出现故障的是图　甲　.若图乙连接段导线的电阻为2.5×10－4 Ω，电路电流为0.2 A，则1 min内此连接段产生的热量为　6×10－4　J.
第4题图
5.如图所示，一只标有“6 V　3 W”字样的灯泡L与一个电阻为8 Ω的定值电阻串联，接在电源电压恒定不变的电路中，接通电路后，灯泡L恰好正常发光，则通过灯泡L的电流为　0.5　A；电源电压为　10　V；5 min内定值电阻产生的热量为　600　J.
第5题图
6.图甲是通过灯泡L的电流随它两端电压变化的图像.将此灯泡接入图乙所示的电路中，闭合开关S后，灯泡实际功率为1 W，则电源电压为　2　V；再闭合开关S1后，电流表示数变化了0.4 A，此时让电阻为R的电阻器通电100 s后，产生的热量为　80　J；若将灯泡L和电阻器串联在3 V的电源上，则电路中的电流为　0.4　A.
第6题图
电热的防止和利用
7.[物理学与日常生活]下列现象或装置，利用了电流热效应的是 (　C　)
①电视机后罩有许多小孔；②电动机外壳上装散热片；③长期不用的电视机隔段时间通一次电；④白炽灯；⑤电脑机箱里装有小风扇；⑥电暖手宝；⑦与空调相连的导线很粗
A.①②⑥ B.①②⑤ C.③④⑥ D.②③⑥
@能力提升
8.如图所示，若要探究电流通过导体产生的热量跟电流大小的关系，应选　乙　(选填“甲”或“乙”)装置；甲装置工作时电阻为R1、R2的导体产生的热量之比为　1∶2　；若通过电阻为R3的导体的电流为1 A，则1 min内乙装置产生的热量为　450　J.
【解析】乙装置中，电阻为R4、R5的两个导体并联，起到分流作用，所以乙装置的电阻和通电时间相同，而通过电阻为R3、R4的两个导体的电流大小不同，故乙装置是探究电流通过导体产生的热量跟电流大小的关系；甲装置中电阻为R1、R2的两个导体是串联关系，电流和通电时间相同，所以导体产生的热量与电阻成正比，所以它们产生的热量之比为1∶2；乙装置中，电阻为R4、R5的两个导体并联，通过电阻为R3的导体的电流为1 A，则通过电阻为R4、R5的两个导体的电流都是0.5 A，所以乙装置产生的热量Q＝Q3＋Q4＋Q5＝R3t＋R4t＋R5t＝(1 A)2×5 Ω×60 s＋(0.5 A)2×5 Ω×60 s＋(0.5 A)2×5 Ω×60 s＝300 J＋75 J＋75 J＝450 J.
9.如图所示的电路中，电源两端电压保持不变，电阻器的电阻R1为10 Ω.当开关S闭合后，电压表的示数为2 V，电流表的示数为0.4 A.求：
(1)通电10 s电阻为R1的电阻器产生的热量；
(2)电源电压.
解：(1)通电10 s电阻为R1的电阻器产生的热量
Q＝I2R1t＝(0.4 A)2×10 Ω×10 s＝16 J
(2)电阻为R1的电阻器两端的电压U1＝IR1＝0.4 A×10 Ω＝4 V
由串联电路电压特点得，电源电压U＝U1＋U2＝4 V＋2 V＝6 V
答：略.
10.如图是某品牌足浴盆工作时的简化电路，它有加热功能和按摩功能.加热电阻的电阻为48.4 Ω，电动机线圈的电阻为2 Ω，电源电压为220 V稳定不变.问：
(1)加热电阻正常工作时的电功率是多少？
(2)启动按摩功能时，电动机启动，通过电动机线圈的电流为0.1 A，按摩10 min，电动机线圈产生的热量是多少？
解：(1)加热电阻正常工作时的电功率P加＝＝＝1 000 W
(2)由焦耳定律可得，按摩10 min，电动机线圈产生的热量
Q＝I2R线圈t＝(0.1 A)2×2 Ω×10×60 s＝12 J
答：(1)加热电阻正常工作时的电功率是1 000 W；(2)电动机线圈产生的热量是12 J.
@拓展培优
11.[科学思维](2024·广州一模)电动机M启动，设M两端的电压为U，通过M的电流为I，与M串联的定值保护电阻的电阻R为1 Ω，测得U－t和I－t图像如图所示.
(1)根据图像，流过M的电流为100 A时，M两端的电压为　200　V.
(2)求第8 s时M的电功率，M在此状态下持续工作5 s消耗的电能；
(3)求通过M的电流为10 A时，定值保护电阻两端的电压；
解：(2)由I－t图像可知，第8 s时通过M的电流是10 A，由U－t图像可知，此时M两端的电压为240 V，由P＝UI知，此时M的电功率
P＝UI＝240 V×10 A＝2 400 W
M在此状态下持续工作5 s消耗的电能W＝UIt＝240 V×10 A×5 s＝1.2×104 J
(3)由题知，M与定值保护电阻串联及通过M的电流为10 A得，通过定值保护电阻的电流I＝10 A
由欧姆定律得，定值保护电阻两端的电压UR＝IR＝10 A×1 Ω＝10 V
答：(2)第8 s时M的电功率为2 400 W，M在此状态下持续工作5 s消耗的电能为1.2×104 J；(3)定值保护电阻两端的电压为10 V.
(4)若2～4 s，定值保护电阻产生的热量为Q1；8～10 s，定值保护电阻产生的热量为Q2，则Q1　＞　Q2(选填“＞”“＝”或“＜”)，写出判断依据：　由I－t图像知，2～4 s通过定值保护电阻的电流大于8～10 s通过定值保护电阻的电流，在通电时间和电阻大小相同时，由焦耳定律知，Q1＞Q2　.第4节　焦耳定律
@基础巩固
电流的热效应
1.[物理观念]随着科学技术的发展，越来越多的用电器进入了我们的家庭，下列用电器主要利用电流热效应工作的是 ( )
A.油烟机 B.电熨斗 C.平板电脑 D.CPU上的散热风扇
2.将一台“220 V　180 W”的榨汁机、一台“220 V　180 W”的电风扇和一条“220 V　180 W”的电热毯，分别接入同一家庭电路中，且通电时间相同，则下列说法正确的是 ( )
A.榨汁机产生的热量最多 B.电风扇产生的热量最多
C.电热毯产生的热量最多 D.三者产生的热量一样多
探究电流通过导体时产生的热量与哪些因素有关
3.[科学探究](2025·广州月考)在实验中，为了“探究电流通过导体产生的热量与哪些因素有关”，按照如图1、2所示安装实验器材，其中甲、乙玻璃瓶内装有初始温度相同、质量相等的煤油，内部各装有电阻为R1和R2的电阻丝(R1＞R2).
(1)图1中的实验装置可探究电流产生的热量与电阻的关系.电流通过电阻丝时产生的热量的多少是通过观察 判断的，若温度计A的末温高于温度计B，则实验结论为 .
(2)由于实验室煤油储备不够，有一组同学将玻璃瓶内的煤油换成了水，加热一段时间后，这组同学发现温度计示数变化几乎无差别，则出现这一现象的主要原因是 .
(3)另一组同学探究电流大小对产生热量的影响时，将两段电阻丝并联后接入电路，如图2所示，闭合开关通电一段时间后，此过程中，通过电流大的是电阻为 的电阻丝，产生热量多的是电阻为 (前两空选填“R1”或“R2”)的电阻丝，得出产生热量多的依据是 .小明的实验探究方案正确吗？说明你的理由，答 (选填“正确”或“不正确”)，理由： .
焦耳定律4.(2024·广州三模)如图为导线的两种接法，连接段电阻较大的是图 ，在相同电路中，更容易出现故障的是图 .若图乙连接段导线的电阻为2.5×10－4 Ω，电路电流为0.2 A，则1 min内此连接段产生的热量为 J.
第4题图
5.如图所示，一只标有“6 V　3 W”字样的灯泡L与一个电阻为8 Ω的定值电阻串联，接在电源电压恒定不变的电路中，接通电路后，灯泡L恰好正常发光，则通过灯泡L的电流为 A；电源电压为 V；5 min内定值电阻产生的热量为 J.
第5题图
6.图甲是通过灯泡L的电流随它两端电压变化的图像.将此灯泡接入图乙所示的电路中，闭合开关S后，灯泡实际功率为1 W，则电源电压为 V；再闭合开关S1后，电流表示数变化了0.4 A，此时让电阻为R的电阻器通电100 s后，产生的热量为 J；若将灯泡L和电阻器串联在3 V的电源上，则电路中的电流为 A.
第6题图
电热的防止和利用
7.[物理学与日常生活]下列现象或装置，利用了电流热效应的是 ( )
①电视机后罩有许多小孔；②电动机外壳上装散热片；③长期不用的电视机隔段时间通一次电；④白炽灯；⑤电脑机箱里装有小风扇；⑥电暖手宝；⑦与空调相连的导线很粗
A.①②⑥ B.①②⑤ C.③④⑥ D.②③⑥
@能力提升
8.如图所示，若要探究电流通过导体产生的热量跟电流大小的关系，应选 (选填“甲”或“乙”)装置；甲装置工作时电阻为R1、R2的导体产生的热量之比为 ；若通过电阻为R3的导体的电流为1 A，则1 min内乙装置产生的热量为 J.
9.如图所示的电路中，电源两端电压保持不变，电阻器的电阻R1为10 Ω.当开关S闭合后，电压表的示数为2 V，电流表的示数为0.4 A.求：
(1)通电10 s电阻为R1的电阻器产生的热量；
(2)电源电压.
10.如图是某品牌足浴盆工作时的简化电路，它有加热功能和按摩功能.加热电阻的电阻为48.4 Ω，电动机线圈的电阻为2 Ω，电源电压为220 V稳定不变.问：
(1)加热电阻正常工作时的电功率是多少？
(2)启动按摩功能时，电动机启动，通过电动机线圈的电流为0.1 A，按摩10 min，电动机线圈产生的热量是多少？
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11.[科学思维](2024·广州一模)电动机M启动，设M两端的电压为U，通过M的电流为I，与M串联的定值保护电阻的电阻R为1 Ω，测得U－t和I－t图像如图所示.
(1)根据图像，流过M的电流为100 A时，M两端的电压为 V.
(2)求第8 s时M的电功率，M在此状态下持续工作5 s消耗的电能；
(3)求通过M的电流为10 A时，定值保护电阻两端的电压；
(4)若2～4 s，定值保护电阻产生的热量为Q1；8～10 s，定值保护电阻产生的热量为Q2，则Q1 Q2(选填“＞”“＝”或“＜”)，写出判断依据： .

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