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　焦耳定律
【构建知识网络】
知识点 焦耳定律
1．电流的热效应：电流通过导体时___能转化为___能，这种
现象叫作电流的热效应．
2．焦耳定律
(1)内容：英国物理学家焦耳做了大量实验，于1840年最先精
确地确定了电流通过导体时产生的热量与_____的二次方成正
比，与导体的_____成正比，与通电_____成正比．
电
内
电流
电阻
时间
(2)计算公式：Q＝____，公式中电流(I)的单位是安培(A)，电
阻(R)的单位是欧姆(Ω)，时间(t)的单位是秒(s)，其中热量
(Q)的单位是焦耳(J)．
I2Rt
【名师点拨】
(1)对于纯电阻电路，电流做功消耗的电能全部转化为内能，进
行相关计算时则有：Q热＝W电＝Pt＝UIt＝ t＝I2Rt.
(2)对于非纯电阻电路，电流做功消耗的电能除了转化为内能之
外，还要转化成其他形式的能量(如电动机)，进行相关计算时
则有：W电>Q热，即W电＝Pt＝UIt>Q热＝I2Rt；电能转化为其他形
式的能：W＝W电－Q热＝UIt－I2Rt.
3．电热的利用与防止
(1)电热的利用：电热器是利用电能来加热的设备，工作过程中将电能转化为内能．如电热水器、电饭锅、电熨斗、电热孵化器等．
(2)电热的防止：电流热效应会使导体的温度升高，过高的温度会导致用电器不能正常工作，并且会使绝缘材料迅速老化，造成危险．如电器的散热窗、散热片、散热孔和电脑的微型风扇等都是为了减小电热造成的危害．
(1)根据焦耳定律，电流通过导体产生的热量与电流的平方、
电阻及通电时间均成正比．( )
(2)焦耳定律仅适用于纯电阻电路，不适用于电动机、电解槽
等非纯电阻电路．( )
(3)在串联电路中，电阻越大的导体，相同时间内产生的热量
一定越多．( )
√
×
√
(4)电流通过电动机时，电能全部转化为热能，因此可用Q＝
UIt计算其产生的热量．( )
(5)将两个电阻并联在同一电源上，电阻值较大的电阻在相同
时间内产生的热量更多．( )
(6)用电器消耗的电能越多，用电器上产生的电热(热量)就一
定越多．( )
×
×
×
实验 探究电流通过导体时产生热量的多少与什么因素有关
【实验装置】
【命题点扫描】
1．实验器材：电源、导线、开关、电阻丝、空气盒U形管等．
2．设计与进行实验
(1)实验通过U形管中液面的_______反映电流产生热量的多少，
这应用了_____法．
(2)两容器中密封的空气(或煤油)应具有相同的_____和_____；
选用空气加热，是因为_________________________________．
高度差
转换
质量
初温
空气的比热容较小，实验现象更明显
(3)如图甲所示，通过两电阻的电流_____，是为了探究电流产
生的热量与_____的关系；通电一段时间后，_____(填“左侧”
或“右侧”)容器的U形管中液面的高度差较大．
(4)如图乙所示：①R2、R3的连接方式是___联．该装置是为了
探究在_____相同、通电时间相同时，电流通过导体产生的热
量跟_____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_____．
相等
电阻
右侧
并
电阻
电流
4∶1
【名师点拨】
I左＝2I右，根据Q＝I2Rt计算.
3．实验结论
(1)图甲得到结论：_____________________________________
_____________．
(2)图乙得到结论：_____________________________________
_____________．
在电流和通电时间相同时，电阻越大，产
生的热量越多
在电阻和通电时间相同时，电流越大，产
生的热量越多
4．交流与反思
(1)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_________的关系．
(2)如图甲所示，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_____________；如图乙所示，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
____________．
通电时间
左侧容器漏气
电阻丝R3断路
(3)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___(填“甲”或“乙”)的实验结论
可以用来解释这种现象.
甲
考点 焦耳定律(2025年13套卷5考)
1．[2025·济南]现代社会人们的生活越来越离不开电，下列电器工作时主要利用了电流热效应的是( )
A．电风扇　
B．电铃　
C．电烤箱　
D．电冰箱
2．[2023·枣庄]在探究电流通过导体产生热量的多少与什么因素有关的实验中．某兴趣小组猜想：电流通过导体产生的热量可能与通过导体的电流、导体的电阻和通电时间有关，于是他们利用甲、乙、丙三个装置进行实验探究，如图所示，三个装置的透明容器中各有一段电阻丝，容器中密封着等量的空气，U形管中液面高度的变化反映密闭空气温度的变化．
(1)要探究电热与电阻的关系，应选用_______组合，并将它们
_____接到电源两端进行实验．
(2)选用乙、丙组合，串联接到电源两端进行实验，在通电时
间相同的情况下，发现乙装置U形管中液面高度变化大，由此
可得到的结论是：在电阻相同、通电时间相同的情况下，___
_________________________________．
甲、乙
串联
通
过导体的电流越大，产生的热量越多
(3)实验中通过观察U形管中液面高度的变化反映密闭空气温度
的变化，在研究许多物理问题时都会用到这种方法，下列实例
采用研究方法与此相同的是__．
A．探究电流与电压、电阻的关系
B．用铁屑显示磁体周围磁场分布
C．研究光的传播时，引入“光线”
D．探究平面镜成像的特点
B
3．[2023·德州]如图所示，某家用电热水壶
有“高温”“低温”两挡，已知定值电阻R1与
R2阻值相等，“低温挡”正常工作时的功率为
484 W，则R2的阻值为___Ω.在标准大气压下，用“高温挡”加
热初温为15 ℃、质量为1 kg的水7 min，该过程消耗的电能为
____________J，若产生的热量全部被水吸收，则水的温度升高
了___℃.[c水＝4.2×103J/(kg·℃)]
50
4.065 6×105
85
【名师点拨】
初中电学多挡位用电器问题答题技巧：先明确开关状态对应的
电路连接(串联/并联)，根据欧姆定律和电功率公式P＝ 判断
电阻变化对功率的影响．高挡位通常为并联(电阻小、功率大)，
低挡位为串联(电阻大、功率小)．计算时注意电压是否为额定
值，结合已知条件列方程求解，最后验证挡位功率关系是否合
理．
1．[2025·北京]下列用电器中，利用电流热效应工作的
是( )
A．电热水壶
B．吸尘器
C．电冰箱
D．电视机
2．[2025·眉山]如图所示，电源电压保持不变，R2的最大阻值为10 Ω.闭合开关S，当滑动变阻器的滑片P在中点时，R1的功率为7.2 W；将滑动变阻器的滑片P移动到最右端，电流表A1的示数与滑片P在中点时的示数之比是3∶4.此过程中，下列判断正确的是( )
A．电压表示数为9 V
B．滑片P在中点时电流表A2的示数为0.6 A
C．P在中点时，1 min内R2产生216 J的热量
D．电路的最小功率为10.8 W
3．[2025·广东]如图所示实验，实验前已调好器材，实验过程
中通过电阻R1、R2的电流_____(填“相等”或“不相等”)；观
察U形管内液面高度差可知__(填“R1”或“R2”)产生的热量较
多；要使液面高度差变化更快，可将滑动变阻器的滑片P向___
滑动．
相等
R2
右
4．[2025·黑龙江]如图所示是探究电流通过导体时产生的热量
跟电阻大小的关系的实验装置，实验中通过观察____________
_______来比较电阻产生的热量．若通过电阻的电流是0.2 A，
则阻值为5 Ω的电阻在1 min内产生的热量为___J.
U形管中液面
高度差
12
5．[2025·天津]国家标准《家用和类似用途电器的安全》中
规定，电水壶电源线一般不应长于75 cm.这是通过缩短电源线
长度来减小_____，从而_____(填“增加”或“减少”)电源线
通电时产生的热量．
电阻
减少
6．[2025·安徽]如图所示电路中，电源电压保持不变，R1、R2
均为定值电阻，其中R1＝10 Ω.闭合开关S，电流表的示数为
0.20 A，通电10 s整个电路共产生6 J的热量，则电阻R2产生
的热量为__J.
2
7．[2025·重庆]某款家用全自动中药电煎药壶加热挡的额定
功率为400 W，正常加热1 min产生的热量是________J，加热
电阻的阻值是____Ω.
2.4×104
121
8．[2025·江西]如图所示，电源电压恒为9 V，R1为定值电阻，R2为电阻箱(能够表示出阻值的变阻器)．
(1)闭合S1、断开S2，电流表的示数为0.9 A，求R1的阻值和R1工作100 s产生的热量；
(2)把电阻箱R2的阻值调为18 Ω，闭合S1和S2，
电流表的示数为1.4 A，求R2两端的电压和通过
R2的电流．
解：(1)由图可知，闭合S1、断开S2，只有R1工作，电流表测量通过R1的电流，
由欧姆定律可知，R1的阻值：R1＝ ＝10 Ω，
R1工作100 s产生的热量：
Q1＝I12R1t＝(0.9 A)2×10 Ω×100 s＝810 J；
(2)闭合S1和S2，R1、R2并联，电流表测量干路的总电流，根据并联电路的特点可知，R1两端的电压不变，R1的阻值不变，所以通过R1的电流不变，根据并联电路电压的特点可知，R2两端的电压：U2＝U＝9 V，
根据并联电路的电流特点可知，通过R2的电流：I2＝I－I1＝1.4 A－0.9 A＝0.5 A.
9．[2025·连云港]如表所示是某种家用电暖器的铭牌．求这种电暖器：
(1)正常工作时的电流；
(2)正常工作时内部电热丝的电阻；
(3)在额定电压下工作10 min产生的热量．
解：(1)正常工作时的电流：
(2)正常工作时内部电热丝的电阻：
(3)在额定电压下工作10 min产生的热量：
Q＝W＝Pt＝1 100 W×10×60 J＝6.6×105 J.
10．[2025·南充]电动机已广泛应用于我们的生产和生活中，它实现了电能向其他形式能的转化，如电风扇消耗的电能转化为内能和机械能．如表所示是某品牌电风扇的铭牌参数，若此电风扇正常工作1 h，求：
(1)电风扇消耗的电能；
(2)电风扇的额定电流；
(3)电风扇线圈中电流产生的热量(已知该品牌电风扇线圈电阻为32 Ω)．
解：(1)电风扇正常工作1 h消耗的电能：
W＝P额t＝55 W×3.6×103 s＝1.98×105 J；
(2)电风扇的额定电流：
(3)电风扇在1 h正常工作产生的热量：
Q＝I额2Rt＝(0.25 A)2×32 Ω×3.6×103 s＝7.2×103 J.

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