资源简介

1.了解电流的热效应，了解焦耳定律，运用Q=I2Rt 解决实际问题。
2.通过学习焦耳定律，培养学生的科学思维能力，使其能够从实验现象中抽象出规律，并运用科学语言进行描述和表达。
3.经历研究电热与电阻、电流关系的过程，体会实验中控制变量的方法，发展观察、分析、处理信息、得出结论的能力。
4.通过学习电热的利用和防止，感悟辩证看待问题的方法。
同学们，大家看这幅电炉炼钢的画面，钢花飞溅，铁水滚烫。电炉依靠电流产生巨大热量，把金属熔化。生活中电暖器、电水壶通电也会发热。电流通过导体为什么会产生热量？电流产生的热量和哪些因素有关？今天我们就一起来学习焦耳定律。
1.电流的热效应：电流通过导体时将电能转化为 的现象叫做电流的热效应。只要有电流通过导体，因为导体有一定的电阻，就会发生电流的热效应。
2.焦耳定律
（1）焦耳定律的内容：电流通过导体产生的热量跟电流的 成正比，跟导体的 成正比，跟 成正比。
（2）用公式表示Q= 。
3.电热的利用和防止
（1）电热的利用：各种电热器都是利用 的设备，例如 、电热水器、电熨斗等。
（2）电热的防止：如果用电器聚集的电热过多，温度过高，有可能烧坏电器，甚至引发火灾。电脑主机里装有风扇、散热器等，都是为了加快 。
【例1】在“探究电流通过导体产生的热量与哪些因素有关”的实验中，某同学采用了如图甲、乙所示的实验装置（两个透明容器中封闭着等量的空气）。下列说法正确的是（　　）
①U形管中液面高度变化主要是由液体热胀冷缩引起的
②图甲装置能探究电流通过导体产生的热量与电阻的关系
③图乙实验过程中右边透明容器中电阻丝阻值应该等于10Ω
④用图甲中的实验结论能解释“电炉丝热得发红而与电炉丝相连的导线几乎不发热”的现象
A.①② B.②③ C.②④ D.③④
【变式1-1】如图所示是“探究电流通过导体时产生热量的多少与哪些因素有关”的实验装置。两个透明容器中密封着等量的空气，下列说法错误的是（　　）
A.U形管液面高度变化是因为容器中气体热胀冷缩的缘故
B.通电后透明容器中气体的内能增大是通过做功的方式改变的
C.图甲中，通电一段时间后左右两边容器内电阻产生的热量之比是1∶2
D.图乙所示的装置可以用来探究电流通过导体产生的热量多少跟电流大小的关系
【变式1-2】用如图的装置探究影响电流热效应的因素，电阻丝R1和R2分别密封在两只完全相同的烧瓶中，且R1＜R2，瓶中装有质量相等的煤油.下列说法正确的是（　　）
A.该装置用来探究电流热效应与电流大小的关系
B.闭合开关后，装R1电阻丝的烧瓶中温度计示数上升较快
C.实验中，通过温度计示数的变化来比较电阻丝产生生热量的多少
D.将某一烧瓶中的煤油换成等质量的水，可比较煤油和水的比热容大小
【变式1-3】俊羲在探究某个科学问题时，把阻值均为5Ω的两段电热丝R1、R2分别放在两个完全相同的烧瓶中，烧瓶中分别盛有质量和初温均相同的不同液体（绝缘体），并连接成了如图所示的实验电路（两温度计完全相同），接通电路进行实验（忽略热损失）。则下列说法正确的是（　　）
A.该装置能用来探究电流通过导体产生热量跟导体的电阻的关系
B.该装置能用来探究电流通过导体产生热量跟流过导体电流的关系
C.某时刻A温度计示数比B温度计的大，则电热丝R1产生的热量比R2的多
D.某时刻A温度计示数比B温度计的大，则左侧烧瓶中液体的比热容比右侧的小
【例2】在“探究通电导体放出的热量跟哪些因素有关”的实验中发现，电路中的电阻丝温度升高而导线温度没有明显变化，这是因为二者的（　　）
A.电阻不同 B.电流不同 C.密度不同 D.通电时间不同
【变式2-1】如图所示是“探究电流通过导体时产生热的多少跟什么因素有关”的实验装置，两个透明容器中密封着等量的空气，通电一段时间后，左侧U形管中液面高度差比右侧的大。下列说法错误的是（　　）
A. 形管中液面高度的变化反映了电阻产生热量的多少
B.通过左、右两边容器中电阻丝的电流相同
C.右边容器中的电阻R2比左边容器中的电阻R1小
D.通电时间相同，两个容器中空气吸收的热量相同
【变式2-2】用如图所示的实验装置探究“电流通过导体时产生的热量与什么因素有关”。以下说法中不正确的是（　　）　
A.观察温度计的示数比较电流产生的热量
B.该实验装置可以探究通电时间一定时，导体产生的热量与电阻的关系
C.该实验装置还可以探究通电时间一定时，导体产生的热量与电流的关系
D.甲、乙两瓶中可以装质量相同的不同液体
【变式2-3】现有“6V 3W”和“12V 6W”字样的甲、乙两只灯泡，不考虑灯丝电阻的变化，下列说法正确的是（　　）
A.通电时间相同时，甲灯泡消耗的电能一定比乙灯泡少
B.通电时间相同时，电流通过乙灯泡比甲灯泡做功一定快
C.两只灯泡串联工作时，甲灯泡产生的热量一定比乙灯泡少
D.两只灯泡并联工作时，干路中允许通过的最大电流为1A
【例3】以下说法正确的是（　　）
A.只有正电荷的定向移动才能形成电流 B.金属容易导电是因为内部有大量电子
C.导体的电阻越大，导体对电流的阻碍作用越大 D.电流通过用电器产生的热量等于消耗的电能
【变式3-1】某款家用电热取暖器有两个档位，它正常工作时，下列说法正确的是（　　）
A.取暖器的电热丝是由电阻率小、熔点高的材料制成
B.“高温”档一定比“低温”档产生的热量多
C.“高温”档一定比“低温”档的工作电阻大
D.连接电热丝的导线比电热丝的电阻小
【变式3-2】（多选）如图所示，两个相同透明容器中密封着等量的空气。用该装置探究电流产生的热量与哪些因素有关时，下列说法正确的是（　　）
A.用U形管中液面高度差反映电流产生热量的多少
B.通电后可探究电流产生的热量与电流大小的关系
C.通电后可探究电流产生的热量与电阻大小的关系
D.通电一段时间后，左侧U形管中液面高度差较大
【变式3-3】（多选）如图甲所示电路，电源电压保持不变，R1、R2为定值电阻，R为滑动变阻器。闭合开关S1，断开开关S2，将R的滑片从b端移到a端过程中，两个电压表示数与电流表示数关系如图乙所示。下列说法正确的是（　　）
A.电源电压为4.5V B.滑动变阻器的最大阻值为20Ω
C.R1的最小电功率为0.225W D.闭合开关S1、S2，通电10s整个电路最多产生热量为36J
1.下列利用电流的热效应工作的用电器是（　　）
A.电风扇 B.电冰箱 C.电水壶 D.电视机
2.下列几个家用电器中，利用电流热效应工作的是（　　）
A.电冰箱 B.空调 C.洗衣机 D.电暖器
3.将规格都是“220V 100W”的一台电风扇、一台电视机和一把电烙铁分别接入家庭电路中，通电时间相同，下列说法正确的是（　　）
A.三个用电器产生的热量一样多 B.电风扇产生的热量最多
C.电视机产生的热量最多 D.电烙铁产生的热量最多
4.小明发现当给家中的电灯通电后，灯丝热得发光，而与灯泡串联的导线却不怎么热。对这一现象的解释，正确的是（　　）
A.通过灯丝的电流大些 B.通过导线的电流大些
C.制成灯丝的材料电阻较小 D.导线和灯丝中的电流相同，但灯丝电阻更大
5.关于电功和电功率说法不正确的是（　　）
A.用电器消耗的电能越多，电功率越大
B.电功率是表示电流做功快慢的物理量
C.千瓦时是电能的单位，千瓦是电功率的单位
D.消耗电能相同的用电器，产生的热量不一定相同
6.如图所示是探究“影响电流热效应的因素”的实验装置，甲、乙两个完全相同的烧瓶内装有等质量的同种液体，电阻丝R甲、R乙分别浸没在两烧瓶的液体中且R甲≠R乙。有下列四种观点：①烧瓶内可以装入不同种类的液体；②温度计示数的变化可反映电阻丝产生热量的多少；③该装置能探究电流通过导体产生的热量与电阻的关系；④该装置不能探究电流通过导体产生的热量与电流的关系。在不增加其他器材和仪表的条件下，上述观点中正确的有 （ ）
A.②③
B.①②③
C.②③④
D.①②③④
7.如图甲所示的电路中，电源电压恒为6V，灯泡L标有“6V 3W”，超导部件R1与流过它的电流I的关系如图乙所示。电路通电10s，灯泡L正常发光过程中，以下判断不正确的是（　　）
A.R1的阻值为零
B.R1产生的电热为0J
C.若R1被短接，L会变亮
D.L的实际功率为3W
8.标有“”的电熨斗和电动机都在额定电压下工作，则下列说法中正确的是（　　）
A.通过电熨斗和电动机的电流都是
B.电熨斗和电动机线圈的电阻值都是
C.电熨斗和电动机在这内产生的热量相等
D.电熨斗和电动机在这0.5h内消耗的电能都是0.44kW·h
9.已知定值电阻R1和R2并联， 且R1：R2=2：1，下列说法正确的是（　　）
A.U1：U2=1：2 B.I1：I2=1：2 C.P1：P2=2：1 D.Q1：Q2=2：1
10.有两根电热丝和，且，若单独用烧开一壶水，所用时间为。若将这两根电热丝分别串联和并联在同一电源中烧开同一壶水，则所需的时间分别为（不计热损失）（　　）
A.、 B.、 C.、 D.、
11.（多选）下列情况属于防止电热危害的是（　　）
A.冬天用电暖器取暖 B.电脑机箱内装有小风扇
C.家用电器长时间不用，要隔一段时间通一次电 D.电动机外壳上有散热片
12.连接家庭电路时，若接触不良，相比接触良好时连接处的电阻会 （选填“更大”或“更小”），电流通过时产生的热量会更多，容易引起火灾。把一个电阻为的电炉接入电压为的电路中，通电产生的热量为 。
13.如图所示，电源电压保持不变，。闭合开关S，则通电产生的总热量为 J。
14.芯片体积小，元件密集。当芯片中有电流通过时，由于芯片元件有 ，不可避免地会产生热量，这种现象称为电流的 效应。为了不影响芯片性能，通常让散热部件与芯片紧密结合，来降低芯片的温度，散热部件通常选用 （导热性/隔热性）好的材料。
15.小京用如图所示的电路探究“电流产生的热量与哪些因素有关”。两个相同的烧瓶中装有质量和初温相同的煤油，甲、乙两电阻丝的横截面积和长度相同。电阻丝甲通过的电流 （选填“大于”“小于”或“等于”）电阻丝乙通过的电流。通电一定时间后，发现装有电阻丝甲的烧瓶中温度计示数更高，由此得出的实验结论是：其他条件一定时，电流产生的热量与 有关。
16.如图甲所示的插线板中，a接电源，b接微波炉，c接电烤箱，两个用电器 联接入电路中，用电器均正常工作时，a、b、c三处中电流最大的是 处，电烤箱工作时，利用的是电流的 效应，此电烤箱有高温和低温两个挡位，图乙是其内部加热简化电路，低温挡电功率为220W，R1电阻为44Ω，则R2电阻为 Ω。
17.在探究“影响电流热效应的因素”实验中：
次数 RA=10Ω RB=20Ω
通电时间/min 温度/℃ 通电时间/min 温度/℃
1 0 17.3 0 17.5
2 1 17.9 1 18.6
3 2 18.4 2 19.7
4 3 18.9 3 20.6
(1)为了探究电热器产生的热量与 的关系，小明设计了如图装置，在烧瓶内安装一根电阻丝，并插入一支温度计，来判断相同时间内不同电流产生的热量多少。为让烧瓶内液体在短时间内温度变化更明显，应选用 （选填“煤油”或“水”）；
(2)为了测温方便准确，小明利用温度传感器替代温度计测量烧瓶内液体的温度。闭合开关，当I=0.1A时，每1分钟测量一次温度，得到的数据如表中。由此数据可得出的两个结论是： 、 ；
(3)为了探究电热器产生的热量与另一因素的关系，小明接下来的操作是 。
18.小明家购买了一个多挡位电火锅，其内部电路如图所示，部分参数如表所示，R1、R2、R3均为发热电阻，R3的阻值为44Ω。旋转开关S，让其和触点1和2、2和3或3和4接触时，可实现不同挡位的转换；不考虑电热丝的电阻随温度变化，c冰=4.2×103J/（kg ℃）。
物理量 参数
额定电压 220V
中温挡功率 1100W
低温挡功率 440W
(1)此电火锅利用电流 效应原理工作。
(2)当旋转开关S跟触点3和4接触时，电火锅处于 挡。
(3)电加热器中的R2阻值为多少 ？
(4)在高温挡模式下，电路1min内消耗的电能是多少 ？
看不见的电流 “火种”—— 焦耳定律
炼钢厂里，电炉依靠电流释放出巨大热量，把钢铁熔化成滚烫的铁水；家里的电水壶通电后，很快就能把冷水烧开。电流流过导体时会发热，把电能转化成内能，这就是电流的热效应。
我们可以动手做简易实验感受它：把电阻丝接入电路，通电后电阻丝迅速发热变红，短暂发光后就会被烧断，复刻了早期白炽灯研制的场景。同样通电，灯泡灯丝烧得炽热，连接它的导线却几乎不发热，这说明电流产生热量的多少是有规律的。
科学家焦耳通过大量实验发现了焦耳定律：电流通过导体产生的热量，跟电流的平方成正比，跟导体的电阻成正比，跟通电时间成正比。
实验中，不同阻值的电阻丝串联，电流相同，电阻大的电阻丝产生热量更多；同一根电阻丝，电流越大、通电时间越长，产生热量也越多。
电流的热效应既可以为我们服务，也会带来麻烦。生活中的电烤箱、电熨斗、电饭锅，都是利用电热工作。可电流发热也有弊端，导线通电发热，会加速绝缘外皮老化，甚至引发安全隐患，所以输电线会选用电阻小的材料，减少不必要的热量损耗。
电热无处不在，学会运用焦耳定律，我们既能利用电热服务生活生产，也能规避电流发热带来的危险。读懂电流发热的秘密，就能看懂很多家用电器背后的物理道理。
参考答案
【例1】】C
【变式1-1】B
【变式1-2】C
【变式1-3】D
【例2】A
【变式2-1】D
【变式2-2】D
【变式2-3】C
【例3】C
【变式3-1】D
【变式3-2】AC
【变式3-3】BCD
1.C 2.D 3.D 4.D 5.A 6.A
7.C 8.D 9.B 10.C 11.BD
12.更大
13.81
14. 电阻 热 导热性
15. 等于 电阻
16. 并 a 热 176
17.(1) 电阻煤油
(2)，由表可知，时间相同时，B中温度计示数较高，可得：电流和通电时间相等时，电阻越大，电热越多。
由表可知，对于同一电阻丝，时间越长，温度计示数越高，可得：电阻和电流相同时，时间越长，电热越多。
(3)为了探究电热器产生的热量与另一因素（电流大小）的关系，可以调节滑动变阻器改变电流，记录相同时间A或B内的温度。
18.(1)热
(2)高温
(3)
(4)1.32×105J

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