第15講焦耳定律【知識要點】一、電與熱1．電流的熱效應：電流通過導體時電能轉化成熱的現象。常見的電熱器：白熾燈泡、電熱水壺、電暖氣片、電熱毯等。通常電熱器消耗的功率都比較大。2、焦耳定律公式：Q＝I2Rt，單位：Q—焦耳（J），I—安培（A），R—歐姆（Ω），t—秒（s）注：①在純電阻電路中，消耗的電能等于電熱，即W=Q。實際生活中的用電器就是電熱器。電熱的計算公式Q＝W＝Pt＝UIt＝I2Rt②對于非純電阻電路中，電能只有一部分用來產生熱量，則只可用焦耳定律來計算電熱。二、焦耳定律實驗1、實驗一：A、B兩燒瓶盛的等量的煤油中分別浸泡著一段銅絲和一段鎳鉻合金絲，前者電阻較小，后者電阻較大，溫度計顯示煤油的溫度。兩瓶中的金屬絲串聯起來接到電源上，通電一段時間后，比較兩瓶中煤油的溫度變化。實驗結論：在電流、通電時間相同的情況下，電阻越大，產生的熱量越多。實驗一圖示實驗一圖示2、實驗二：在通電時間相同的情況下，分別給一個燒瓶中的鎳鉻合金絲通入大小不同的電流，觀察什么情況下產生的熱量多。實驗結論：在通電時間一定，電阻相同的情況下，通過電流大時，鎳鉻合金絲產生的熱量多。實驗二圖示實驗二圖示【典型例題】一、單選題1．電熨斗通電一段時間后變得很燙，而連接電熨斗的導線卻不怎么熱，其原因是A．導線的絕緣皮隔熱B．導線散熱比電熨斗快C．通過導線的電流小于通過電熨斗的電流D．導線的電阻遠小于電熨斗電熱絲的電阻【答案】D【詳解】電熨斗與導線串聯，電流相等，根據公式Q=I2Rt，電流和通電時間相同時，導線的電阻遠小于電熨斗電熱絲的電阻，導線放出的熱量遠少于電熨斗，選項D符合題意．故選D．2．有兩根電熱絲R1和R2，其大小關系是R1:R2=3:1，若單獨用R1對一壺水加熱，則所需時間為t0．若將這兩根電熱絲并聯連入電路，則燒開同一壺水所需的時間為（不計熱損失）A． B． C． D．【答案】A【詳解】設燒開同一壺水所需熱量為Q吸，當用R1單獨對一壺水加熱時，，由于R1：R2=3：1，所以，，當將這兩根電熱絲并聯連入電路時，并聯電阻是：，設將這兩根電熱絲并聯連入電路，燒開同一壺水所需時間為t，吸熱的熱量是：，因為燒開同一壺水所需熱量相同，所以，故解得：，故選A．3．當一個電阻的阻值為R時，將它接在電路中通電一段時間，產生的熱量為Q．如果要使它產生的熱量為2Q，下列辦法中可行的是（）A．將電壓變為原來的2倍，通電時間變為原來的1/2B．將電阻變為原來的2倍，通電時間變為原來的1/2C．將電阻變為原來的1/2，通電時間變為原來的2倍D．將電壓變為原來的1/2，電阻變為原來的2倍【答案】A【詳解】將電壓變為原來的2倍，通電時間變為原來的1/2，由Q=U2/Rt可知，產生的熱量變為2Q，故A正確；將電阻變為原來的2倍，通電時間變為原來的1/2，由Q=U2/Rt可知，熱量變為原來的四分之一，故B錯誤；將電阻變為原來的1/2，通電時間變為原來的2倍，由Q=U2/Rt可知，熱量變為原來的4倍，故C錯誤；將電壓變為原來的1/2，電阻變為原來的2倍，由Q=U2/Rt可知，熱量變為原來的1/8，故D錯誤，故選A．4．如果以下電器選用超導材料制作，能正常工作的是A．輸電導線 B．電爐絲 C．保險絲 D．電飯鍋【答案】A【解析】輸電導線采用超導材料，可減少導線因發熱而損失的電能．由焦耳定律Q=I2Rt可知，電流通過超導材料（R=0），產生的熱量為0．電爐絲、保險絲、電飯鍋工作時利用的是電流的熱效應工作的，所以都不能用超導材料制作．故BCD錯誤．故選A思路分析：要解答本題需掌握：利用電流熱效應原理工作的電器不能用超導材料制作試題點評：本題主要考查學生對：超導材料的特點，以及應用的了解和掌握，是一道基礎題．5．如圖是研究電流通過導體產生的熱量與哪些因素有關的實驗，下列分析正確的是A．甲、乙兩次實驗都應用了控制變量法B．甲實驗通電一段時間后，左側容器內空氣吸收的熱量更多C．乙實驗是為了研究電流產生的熱量與電阻的關系D．乙實驗通電一段時間后，右側U形管中液面的高度差比左側的大【答案】A【詳解】導體產生的熱量Q與I、R及t有關，甲實驗電阻絲串聯，電流和通電時間相等，可以探究電熱與電阻關系的；乙實驗中右側電阻絲并聯一個電阻絲后與左側電阻絲串聯，電阻和通電時間相等，可以探究電熱與電流關系的，所以，都用到了控制變量法，故A正確；甲實驗兩電阻絲串聯，在通過電阻絲的電流和通電時間相同時，由焦耳定律知道，由于右側電阻阻值大，產生的熱量多，即右側容器內空氣吸收的熱量多，故B錯誤；由乙圖知道，右側電阻絲與另一電阻絲并聯，故左右空氣盒中電阻絲的電阻和通電時間相同，但通過電阻的電流不同，所以研究電流產生的熱量與電流的關系，故C錯誤；由乙圖知道，右側電阻絲與另一電阻絲并聯，故左右空氣盒中電阻絲的電阻和通電時間相同，由焦耳定律，左側電阻產生熱量多，所以，左側容器內空氣吸收的熱量多，氣體壓強大，即左側U形管中液面的高度差比右側的大，故D錯誤，故選A．6．最先精確確定電流產生的熱量跟電流、電阻和通電時間關系的物理學家是（）A．歐姆 B．焦耳 C．奧斯特 D．法拉第【答案】B

【詳解】英國物理學家焦耳在大量實驗的基礎上，于1840年最先精確地確定了電流產生的熱量跟電流、電阻和通電時間的關系，即即發現了焦耳定律Q=I2Rt；并且為了紀念他做出的貢獻，將他的名字命名為熱量（能量）的單位。故選B。7．燈泡L標有“2.5V”字樣，它的電阻R隨它兩端電壓U變化的關系圖像如圖甲所示．將該燈泡L和電阻R0接入電源電壓恒為3V的電路中(如圖乙所示)，閉合開關S，燈泡L恰好正常發光．下列說法正確的是A．閉合開關S，燈泡L的電阻為8Ω B．燈泡L的額定功率為0.625WC．斷開開關S，燈泡L的電阻為0Ω D．閉合開關S，1s內電阻R0產生的熱量為0.325J【答案】B【解析】根據題意知道，當燈泡L恰好正常發光時，燈泡兩端的電壓是其額定電壓，即UL=2.5V，由圖甲知道，此時燈泡的電阻是：RL=10Ω，故A錯誤；由P=U2/R知道，燈泡的額定功率是：PL=UL2/RL=2.5V2/10Ω=0.625W，故B正確；開關斷開時，燈泡兩端的電壓為0V，由圖甲知道，此時燈泡的電阻為2Ω，故C錯誤；閉合開關S，電路中的電流是：I=UL/RL=2.5V/10Ω=0.25A，由于串聯電路中總電壓等于各分電壓之和，所以，電阻R0兩端的電壓是：U0=U-UL=3V-2.5V=0.5V，由于在1s內電阻R0產生的熱量是：Q0=W0=U0It=0.5V×0.25A×1s=0.125J，故D錯誤，故選B．8．用“220V，800W”的電熱壺燒水．若不考慮能量損失，當把它接入110V的電源上時，用32min可將一壺水燒開，若將該壺接在220V電源上時，燒開同樣一壺水所用時間為A．12min B．16min C．24min D．8min【答案】D【詳解】設電熱壺的電阻為R，因為燒開同樣一壺水消耗的電能相等，并且W＝UIt＝t，所以由W＝t可得：t1＝t2,×32min＝t2,解之：t2＝8min.故選D.【點睛】電熱水壺的原理是將電能轉化為內能，在110V的電壓下將水燒開和在220V的電壓下燒開一壺水消耗的電能相等．9．我國科研人員研發了百米級第二代高溫超導帶材，使中國躋身該技術領域國際先進行列．假如所有導體都成了常溫下的超導體，那么當用電器通電時，下列說法正確的是A．白熾燈仍然能發光 B．電動機仍然能轉動C．電飯鍋仍然能煮飯 D．電熨斗仍然能熨燙衣服【答案】B【詳解】白熾燈、電飯鍋、電熨斗都是利用電流熱效應工作的，根據焦耳定律Q＝I2Rt知，沒有電阻就不能產生電熱，所以用超導體材料制成的電熱器不能工作。故A、C、D不正確。電風扇是利用通電導體在磁場中受到力的作用而工作的，將電能轉化為機械能，所以用超導體材料制成的電風扇不但仍能工作，并且電能轉化為機械能的效率更高。故選：B。10．電熱毯內的電阻絲斷了，如果將電阻絲的兩個斷頭接上后繼續使用，電熱毯的接頭處很容易被燒焦，這樣做很不安全，接頭處的電阻常稱為“接觸電阻”．下列關于“接觸電阻”的判斷正確的是A．接觸電阻較大，它與電阻絲的其他部分串聯B．接觸電阻較大，它與電阻絲的其他部分并聯C．接觸電阻較小，它與電阻絲的其他部分串聯D．接觸電阻較小，它與電阻絲的其他部分并聯【答案】A【詳解】電熱毯的接頭處，造成線路連接處電阻變大，，它與電阻絲的其他部分串聯在電流一定時，由焦耳定律可知線路連接處溫度會升高，所以電熱毯的接頭處很容易被燒焦．11．加在某電動機上的電壓是U，電動機消耗的電功率為P，電動機線圈的電阻為r，則電動機的輸出機械功率為（）A．P B． C． D．【答案】D【分析】電動機消耗的電功率為P=UI，發熱功率=r，輸出功率=P，根據功率關系求出電動機線圈上消耗的機械功率．【詳解】電動機消耗的電功率為P，加在電動機上的電壓是U，由P=UI可知，通過電動機的電流：I=，電動機線圈電阻的發熱功率：=r=根據能量守恒定律可知，電動機的機械功率為：，故選D．12．下列的家用電器中，利用電流熱效應工作的是（）A．電飯鍋 B．筆記本電腦 C．電風扇 D．電視機【答案】A【詳解】A．電飯鍋工作時將電能轉化為內能，是利用電流的熱效應，故A符合題意；B．筆記本電腦工作時主要將電能轉化為光能和聲能，不是利用電流的熱效應，故B不符合題意；C．電風扇工作時主要將電能轉化機械能，不是利用電流的熱效應，故C不符合題意；D．電視機工作時主要將電能轉化為光能和聲能，不是利用電流的熱效應，故D不符合題意。故選A。13．2018年4月，美國《科學》雜志發表“新超導體將中國物理學家推到最前沿”的評述。這表明，在新超導體研究領域，我國取得了令人矚目的成就。假如人們已研制出常溫下的超導體，則可以用它制作()A．家用保險絲 B．電爐的電阻絲 C．白熾燈泡的燈絲 D．遠距離輸電導線【答案】D【詳解】A．保險絲是利用電流的熱效應，當電流過大時，自動熔斷來保護電路的。電阻為零無法將電能轉化為內能，無法熔斷，故A不符合題意；B．電爐絲需要將電能轉化為內能，電阻為零無法將電能轉化為內能，故B不符合題意；C．燈絲必須在白熾狀態下才能正常發光，電阻為零無法將電能轉化為內能，無法放熱，故C不符合題意；D．根據焦耳定律，可知，遠距離輸電，當電阻為零時，可使導線損耗為零，便可提高傳輸效率，故D符合題意。故選D。14．下列四種電器中，利用電流熱效應工作的是（）A．洗衣機 B．電腦 C．電風扇 D．電飯鍋【答案】D【詳解】試題分析：電流流過導體時導體發熱，這種現象是電流的熱效應，利用電流熱效應工作的用電器把電能轉化為內能．解：洗衣機、電風扇工作時把電能轉化成機械能；電腦工作時電能轉化成光能；電飯鍋是根據電流的熱效應工作的，它把電能主要轉化為內能．故選D．點評：利用電流的熱效應工作的家用電器工作時，都是電能轉化為內能，這是判斷的關鍵．15．電爐絲與導線串聯接到電路里，通電后電爐絲熱得發紅，而與之相連的導線卻不怎么熱．由焦耳定律可知，造成上述現象的主要原因是A．通過電爐絲的電流比導線的電流小得多B．通過電爐絲的電流比導線的電流大得多C．電爐絲的電阻比導線的電阻小得多D．電爐絲的電阻比導線的電阻大得多【答案】D【詳解】電爐在使用時，電爐絲和導線串聯，在串聯電路中，電路處處相等，即：I電爐絲=I導線，通電時間t相同，根據：Q=I2Rt，因為R電爐絲＞R導線，所以電流產生的熱量：Q電爐絲＞Q導線，從而出現電爐絲熱得發紅，而與電爐絲相連的導線卻不怎么發熱的現象，故選D．16．利用如圖所示電路可定性研究電熱與電流、電阻和通電時間的關系，圖中三個電阻的材料和質量相同，且R1=R3=5Ω，R2=10Ω，三個電子溫度計分別與之相連（圖中未畫出），并能測量它們的溫度。閉合開關后，每隔一定時間記錄各電阻的溫度，通過比較溫度的變化來間接反映電阻產生電熱的多少。下列有關分析與推斷錯誤的是A．分析任意一個電阻的溫度變化，可知電熱與通電時間有關B．分析比較R1和R2的溫度及變化，可知電熱與電阻有關C．分析比較R1和R3的溫度及變化，可知電熱與電流有關D．分析比較R2和R3的溫度及變化，可知電熱與電流和電阻有關【答案】D【詳解】A．對同一電阻而言，通過的電流不變時，通電時間越長，產生的熱量越多，溫度越高，故A正確；

B．探究電熱與電阻關系時，需保持電流和通電時間相同，根據題意和電路圖可知，R1≠R2，并且R1、R2串聯，即通過的電流和通電時間相等，因此分析比較R1和R2的溫度及變化，可知電熱與電阻有關，故B正確；

C．探究電熱與電阻關系時，需保持電阻和通電時間相同，根據題意和電路圖可知，R1=R3，并且R1、R2串聯后與R3并聯，由于兩支路的總電阻不同，因此通過它們的電流不同，故分析比較R1和R3的溫度及變化，可知電熱與電流有關，故C正確；

D．根據控制變量法可知，探究電熱與電流、電阻以及通電時間是否有關時，變化的量只能有一個，其它因素均不變，因此不可以探究電熱與電流和電阻的關系，故D錯誤。

故選D。17．粗細均勻的電熱絲放入水中，通電10min水開始沸騰；若將電阻絲對折并聯后放入同一壺水中，通電到水開始沸騰，所需要的時間是（不計一切熱損失）（）A．2.5min B．5min C．20min D．40min【答案】A【詳解】電阻絲對折并聯后電阻變為原來的，根據公式，電壓一定，電功率變為原來的四倍，所以燒開相同一壺水所需時間變為原來的，則需要的時間故選A。18．如圖所示電路，電源電壓為6V且保持不變，定值電阻R1為10Ω，滑動變阻器R2的規格為“20Ω0.5A”，電壓表量程為0～3V，電流表量程為0～0.6A，則（）A．電壓表測量的是電阻R1兩端的電壓B．當變阻器R2的滑片P向左移動時，電壓表的示數變小C．為了保證電路中各元件安全工作，變阻器R2接入電路的阻值范圍是2～10ΩD．當變阻器R2接入電路中的阻值是8Ω時，通電1min電阻R1產生的熱量是56.7J【答案】C【詳解】A．由圖示電路圖可知，滑動變阻器R2與定值電阻R1串聯，電壓表測量R2兩端的電壓，電流表測電路電流；故A不符合題意；B．當變阻器R2的滑片P向左移動時，R2連入電路中的電阻變大，根據串聯電路的分壓原理，電壓表的示數變大，故B不符合題意；C．由于電流表量程為0～0.6A，滑動變阻器允許通過的最大電流為0.5A，根據串聯電路電流的規律，電路中的最大電流Imax=0.5A，此時電路中的總電阻最小為由串聯電路的總電阻等于各分電阻之和可知，滑動變阻器接入電路中的最小阻值為由串聯電路的分壓特點可知，滑動變阻器兩端的電壓最大，即U2max=3V時，滑動變阻器接入電路的電阻最大，再根據串聯電路電壓的規律，此時R1兩端的電壓為可見變阻器的電壓與R1的電壓相等，由分壓原理，變阻器的電阻與R1的電阻相等，所以變阻器的最大電阻為10Ω，所以滑動變阻器的變化范圍為2Ω～10Ω，故C符合題意；D．當滑動變阻器R2為8Ω時，電路中的總阻值為由歐姆定律，電路中的電流為根據焦耳定律，通電1min電阻R1產生的熱量為故D不符合題意。故選C。19．如圖所示，是研究電流熱效應的部分實驗電路，甲電阻絲的阻值小于乙電阻絲的阻值．比較通電后兩根電阻絲各自兩端的電壓U以及它們在相同時間內分別產生的熱量Q甲、Q乙的大小，下面關系中正確的是A．U甲＝U乙，Q甲＝Q乙B．U甲<U乙，Q甲>Q乙C．U甲<U乙，Q甲<Q乙D．U甲>U乙，Q甲<Q乙【答案】C【詳解】由于兩電阻絲串聯，流過它們的電流I相等，通電時間t相等，由題意知：由知：由知：故選C．20．如下圖甲所示，閉合開關后，在滑片P由b端向a端移動的過程中，電壓表示數U隨滑動變阻器的電阻R2變化的關系圖像如下圖乙所示，下列說法錯誤的是（）A．電源電壓是6VB．R2的最大阻值是20ΩC．R1的電阻是10ΩD．當滑片P移動中點時，10s內電流通過R1產生的熱量是18J【答案】D【詳解】分析：由圖甲所示電路圖可知，定值電阻R1與滑動變阻器R2串聯，電壓表測定值電阻R1的兩端電壓．（1）由圖甲所示電路可知，滑片在a端時，電路為R1的簡單電路，電壓表測電源兩端電壓，由圖乙所示圖像讀出電源的電壓；（2）當滑片位于b端時，R1與R2的最大阻值串聯，電壓表的示數最小，根據圖乙讀出滑動變阻器的最大阻值，利用串聯電路的電流特點和歐姆定律求出電路中的最小電流，再根據歐姆定律求出R1的阻值；（3）當滑片在中點時，可以求出總電阻和總電流，然后根據求出通過R1產生的熱量；解答：由圖甲所示電路圖可知，定值電阻R1與滑動變阻器R2串聯，電壓表測定值電阻R1的兩端電壓．由圖甲所示電路可知，當滑片在a端時，電路為R1的簡單電路，電壓表測電源兩端電壓，由圖乙所示圖像可知，電源電壓U=6V，故A正確；當滑片位于b端時，R1與R2的最大阻值串聯，電壓表的示數最小，由圖乙所示圖像可知，變阻器的最大阻值R2=20Ω，故B正確；電壓表的最小示數U1=2V，因串聯電路中總電壓等于各分電壓之和，所以，滑動變阻器兩端的電壓：，因串聯電路中各處的電流相等，所以，電路中的電流：，R1的阻值：，故C正確；當滑片P移動中點時，電路的總電阻，總電流為，10s內電流通過R1產生的熱量是，故D錯誤故選D．【點睛】本題考查了串聯電路的特點和歐姆定律、電功率公式的應用，關鍵是從圖像中讀出滑動變阻器R2的阻值和對應電壓表的示數．21．如圖為“探究焦耳定律”的實驗裝置．兩個相同的燒瓶中密封初溫相同、質量相等的煤油，通電一段時間后，右側玻璃管中液面比左側高．下列說法正確的是（）A．通過玻璃管中液面的高度判斷電流產生熱量的多少，這種方法是控制變量法B．右側電阻絲的阻值比左側小C．通過右側電阻絲的電流比左側小D．該裝置用于探究電流通過導體產生的熱量多少與電阻大小的關系【答案】D【詳解】分析：電流產生的熱量跟電流大小、電阻大小、通電時間有關．（1）電流通過導體產生熱量的多少不能直接觀察，但液體溫度的變化可以通過液面高度差的變化來反映，體現的是轉換思想；（2）根據焦耳定律判定電阻產生熱量的多少，從而判定出U形管中液面的高度差的變化關系；（3）探究電流產生熱量跟電流關系時，控制電阻和通電時間不變；（4）探究電流產生的熱量跟電流大小和電阻大小關系時，要控制電流、通電時間不變．解答：A.通過玻璃管中液面的高度判斷電流產生熱量的多少，這種方法是轉換法；故A不正確；BCD、由圖可以看出，兩個電阻絲是串聯在一起的，所以電流是相等的，故C錯誤，右側玻璃管中液面比左側高，說明右側產生的熱量較多，根據焦耳定律可知，在電流強度和通電時間相同時，電阻越大，導體產生的熱量越多．所以右側電阻絲的阻值比左側大，故B錯誤；該裝置是用于探究電流通過導體產生的熱量多少與電阻大小的關系的，故D正確．故選D【點睛】此題考查了電流產生熱量的決定因素，實驗過程中滲透了轉換法和控制變量法的應用，有一定的綜合性．重點是焦耳定律的應用．22．有兩個額定電壓相同的電熱水壺甲和乙，甲的額定功率為1800W，乙的額定功率為1200W．兩個電熱水壺都正常工作時，下列說法中正確的是（）A．甲電熱水壺兩端的電壓較高 B．電流通過甲電熱水壺做功較快C．通過兩個電熱水壺的電流相等 D．相同時間內，兩個電熱水壺消耗的電能一樣多【答案】B【詳解】A.因為兩個電熱水壺的額定電壓相同，且兩個電熱水壺都正常工作，即在額定電壓下工作，所以甲、乙電熱水壺兩端的電壓相等，故A錯誤；B.都正常工作時，甲的額定功率大，所以電流通過甲電熱水壺做功較快，故B正確；C.都正常工作時，甲的額定功率大，根據，通過甲電熱水壺的電流大，故C錯誤；D.都正常工作時，甲的額定功率大，根據可知，相同時間內，甲電熱水壺消耗的電能多，故D錯誤；故選B．點睛：要理解用電器在額定電壓下工作時的功率才是額定功率，正常工作即代表在額定電壓下工作，再者要理解功率是表示做功快慢的物理量，所以功率大即代表做功快．二、填空題23．均標有“220V60W”的白熾燈、電風扇、電熱器并聯在照明電路中，相同時間內電流做功________（填“相等”或“不相等”）相同時間內產生熱量按多到少的排列是________．【答案】相等；電熱器、白熾燈、電風扇【詳解】試題分析：由題意知，白熾燈、電風扇、電熱器的額定電壓都是220V，額定功率都是60W，把它們并聯在照明電路中，它們都能正常工作，由W=Pt可知，在相同時間t內電流做功相等；白熾燈工作時，燈絲產生熱量，使燈絲達到白熾狀態而發光，燈絲消耗電能產生熱量，然后把部分熱量轉化為光能；電風扇工作時，主要把電能轉化為機械能，產生很少的熱量；電熱器工作時，把電能幾乎全部轉化為熱量，由此可知，它們正常工作時產生的熱量由多到少的順序是：電熱器、白熾燈、電風扇．考點：焦耳定律的計算公式及其應用24．兩定值電阻RA和RB中的電流與其兩端電壓的關系如圖所示，若將兩電阻串聯在電壓為3V的電源兩端，電路的總功率為________W，通電一段時間后，RA和RB產生的熱量之比是________．【答案】0.61：2【詳解】由圖象知，U=3V時，IA=0.6A，IB=0.3A，根據，電阻，，兩電阻串聯時，電路總電阻R=RA+RB=5Ω+10Ω=15Ω，電路總功率；A、B兩電阻串聯流過它們的電流I相等，通電一段時間產生的熱量之比．25．在文具鉛筆芯、塑料尺、橡皮中，通常情況下是導體的有________；在工具鋼絲鉗、羊角錘、筷子的使用中，屬于費力杠桿的有________；在家庭用具電風扇、電視機、電水壺中，屬于電熱器的有________．【答案】鉛筆芯筷子電水壺【解析】由圖知道鉛筆芯容易導電是導體，塑料尺、橡皮都不容易導電是絕緣體；鋼絲鉗、羊角錘在使用過程中，動力臂大于阻力臂，是省力杠桿；筷子在使用過程中，動力臂小于阻力臂，是費力杠桿；電熱器是將電能轉化為內能的用電器，電風扇是利用電動機將電能主要轉化為風扇的機械能，少部分轉化為內能的用電器，不屬于電熱器；電視機工作時將電能主要轉化為光能和聲能，同時有少部分轉化為內能，不屬于電熱器；電水壺是將電能轉化為內能的用電器，屬于電熱器．26．據報道，某鄉鎮進行電網改造，經測算，有一條線路應采用橫截面積為2.5mm2的鋁芯線，電工在實際安裝時卻采用了l.5mm2的鋁芯線，結果釀成一場火災.分析火災的原因其實很簡單：就是電工安裝的導線與測算應采用的導線相比________較大（選填“電流”或“電阻”），根據________定律可知，導線上產生的熱量較多，最終引發了火災.【答案】電阻較大焦耳【詳解】試題分析：電工把電線的截面積由2.5mm2的鋁芯線，換為1.5mm2的鋁芯線，材料和長度一定，截面積減小，電阻變大．根據焦耳定律Q=I2Rt可知，Q變大，導線上產生的熱量也變大．導致導線的絕緣皮燒壞，最終引發了火災．考點：焦耳定律．點評：本題主要考查學生對焦耳定律的應用的了解和掌握，以及電阻的大小和什么因素有關．27．電動機在工作時會產生大量的熱，因此利用油對電動機降溫。已知電動機正常工作的電壓為220V，電阻為5Ω，通過的電流為10A，則5min內電動機產生的熱量為______J；產生熱量的80%被油吸收，這些熱量可以使質量為4kg的油溫度上升___℃。[c油=2.0×103J/（kg?℃）]【答案】1.5×10515【詳解】[1]由焦耳定律可知，電動機產生的熱量：Q=I2Rt=（10A）2×5Ω×5×60s=1.5×105J；[2]被油吸收的熱量：Q吸=Qη=1.5×105J×80%=1.2×105J，油上升的溫度：?t=28．某電吹風機內部電熱絲的電阻為100Ω，正常加熱時通過它的電流為2A．若電熱絲的電阻值不隨溫度變化，則此電熱絲正常加熱20s產生的熱量為__________J．【答案】8×103【詳解】試題分析：電熱絲產生的熱量跟電流的平方成正比，跟電阻成正比，跟通電時間成正比．根據Q=I2Rt計算電熱絲產生的熱量，Q=I2Rt=（2A）2×100Ω×20S=8×103J.電熱絲正常加熱20s產生的熱量為8×103J.考點：電熱的計算29．小明用如圖裝置探究電流產生的熱量與電流的關系，錐形瓶內裝有200g煤油，他先閉合開關，調節滑片P使電流表示數為0.5A，記錄到5分鐘內溫度計示數升高了5℃，則煤油吸收的熱量為______J，接著他調節滑片P使電流表示數發生改變，觀察并記錄溫度計示數的變化，對比前后數據，可得出初步結論，利用該裝置還可以探究電流產生的熱量與______的關系．（c煤油=2.1×103J/（kg?℃））【答案】2100通電時間【解析】解：（1）根據Q吸Q吸（2）由題，利用該裝置，不移動滑動變阻器滑片P，保持電路中電流的大小不變，可通過改變時間來探究電流產生的熱量與通電時間的關系。30．一個標有“220V1200W”的電熱水壺．要在1個標準大氣壓下將2kg溫度為20℃的水燒開，水需要吸收的熱量是______J，若不計熱損失，電熱水壺正常工作時燒開這壺水需要的時間是____s．（水的比熱容為4.2×103J/（kg?℃）【答案】6.72×105J560【詳解】在標準大氣壓下，水的沸點為100℃，水吸收的熱量Q吸=cm(t﹣t0)=4.2×103J/(kg?℃)×2kg×=6.72×105J因為電熱水壺正常工作，所以P=P額=1200W不計熱損失Q吸=W=Pt所以電熱水壺正常工作時燒開這壺水需要的時間t===560s31．如圖甲所示，電源電壓恒定不變，閉合開關，移動滑片，滑動變阻器消耗的功率P與其電阻R的變化關系如圖乙所示，則R1=__Ω；當滑片P滑至最右端時，通電1min電流通過R1產生的熱量是__J．【答案】1024【詳解】由電路圖可知，R1與R2串聯，電流表測電路中的電流．（1）由圖象可知，當R2=10Ω時，P2=0.9W，因串聯電路中各處的電流相等，所以，由P=II=P因串聯電路中總電阻等于各分電阻之和，則電源的電壓：U=I（R由圖象可知，當滑動變阻器的最大阻值R2′=20Ω，消耗的電功率P2′=0.8W，此時電路中的電流：I'=P則電源的電壓：U=I（R因電源電壓恒定不變，所以有：0.3A解得：R1電源的電壓：U=I（R（2）當滑片P滑至最右端時，滑動變阻器接入電路中的電阻最大，此時電路中的電流為0.2A：通電1min電流通過R1產生的熱量：Q132．如圖所示，是研究“在相同時間內電流通過導體產生的熱量與______的關系”的實驗裝置和。若電阻絲R甲=5Ω，R乙=10Ω，通過電路中的電流為0.5A，則甲電阻絲在2min內產生的熱量是______J。【答案】電阻150【詳解】[1]如圖甲，兩個電阻串聯在電路中，電流相同，通電時間相同，電阻不同，根據控制變量法可知，是探究電流產生熱量跟電阻的關系。[2]甲電阻絲在2min內產生的熱量Q甲=I2R甲t=（0.5A）2×5Ω×2×60s=150J三、實驗題33．同學們要探究“電流熱效應與電阻大小的關系”．老師為他們提供了如圖所示的器材，其中電熱絲電阻R1＜R2．（1）請利用提供的器材設計實驗．（______）（2）進行實驗時，他們發現實驗現象不明顯，請分析出現此現象的可能原因．（寫出兩點原因）____（3）調整好器材，通電一段時間后，發現氣球2鼓起得更大些，由此可得出的結論是________．【答案】(1)按圖連接電路，將兩個電熱絲串聯，閉合開關，一段時間后，觀察兩氣球鼓起的大小，并進行比較，總結電熱與電阻的關系．（2）裝置氣密性不好（氣球漏氣）；球皮太厚；電阻R1、R2的阻值相近；電源電壓太低（電流太小）(3)在電流和通電時間相同的條件下，相等時間內，電阻較大的導體比電阻較小的導體產生的熱量多【詳解】試題分析：(1)為研究電流的熱效應跟電阻的關系，應用控制變量法，控制通電時間和電流一定，比較電阻R1和R2產生的熱量的多少．產生熱量多的氣球膨脹的大．按圖連接電路，將兩個電熱絲串聯，閉合開關，一段時間后，觀察兩氣球鼓起的大小，并進行比較，總結電熱與電阻的關系．（2）實驗現象不明顯,可能是裝置氣密性不好（氣球漏氣）；球皮太厚；電阻R1、R2的阻值相近產生的熱量差不多，可比性差；電源電壓太低（電流太小）產生的熱量少．(3)氣球2鼓起得更大些，說明R2產生的熱量多，所以可得出結論：在電流和通電時間相同的條件下，相等時間內，電阻較大的導體比電阻較小的導體產生的熱量多考點：探究“電流熱效應與電阻大小的關系”點評：本題是一道較難的電學實驗題，應用的實驗方法是控制變量法，判斷出根據氣球的膨脹程度來識別電流的熱效應跟電阻大小的關系是解答本題的難點．34．為了探究影響電熱的因素，小偉設計了如圖所示電路，燒瓶中盛有質量、初溫均相等的煤油，R2>R1．（1）除了溫度計外，還需要的測量工具是_____．實驗中煤油吸熱的多少是通過來____反映的（選填“溫度計升高的示數”或“加熱時間”）．（2）為了在較短的時間內達到明顯的實驗效果，小明選用煤油而不用水做實驗，是因為煤油具有____的特點．（3）通電一定時間后，乙瓶中的溫度計示數升的快，由此得出的實驗結論是__．（4）若要在上面的電路中繼續探究電熱與電流的關系，你接下來的操作是__，比較_____．【答案】（1）秒表、溫度計升高的示數；（2）比熱容小；（3）當電流和通電時間相同時，電阻越大，產生的熱量越大；（4）可能通過移動滑片來改變電流大小；相同通電時間內甲（或乙）瓶中溫度計升高的示數【解析】試題分析：在探究影響電熱的因素實驗中，應用的方法是控制變量法，加熱的條件是質量相同、初溫相同的同種物質，電熱的大小是通過溫度計示數的高低來反映，通過實驗探究得出的結論是電熱的大小與電流、導體的電阻以及通電時間有關．（1）除了溫度計外，還需要的測量的物理量是時間，所用的工具是刻度尺，實驗中煤油吸熱的多少是通過溫度計升高的示數的高低來反映的．（2）在加熱過程中，質量相同的不同物質，在加熱時間相同時，比熱容大的物質，溫度變化小，故選用煤油而不選用水．（3）由圖可知，R1、R2串聯，控制電流相等，在相同時間內電熱的大小與電阻的大小有關，故得出的結論是：當電流和通電時間相同時，電阻越大，產生的熱量越大．（4）若要在上面的電路中繼續探究電熱與電流的關系，應控制電阻和通電時間相同，接下來的操作是移動滑片改變電流大小，比較甲（或乙）瓶中溫度計升高的示數．考點：探究影響電熱大小的因素35．用如圖所示的裝置探究“電流通過導體產生的熱量與電流的關系”，相同燒瓶內裝滿了煤油．（1）燒瓶中裝入的煤油是_______（選填“導體”或“絕緣體”）．（2）請根據實物電路，在虛線框如圖內畫出對應的電路圖．_____（3）為達到實驗目的，選用的兩電阻絲R1與R2的阻值應_______，通過R1的電流_______通過R2的電流．（4）通電一段時間后，乙燒瓶中玻璃管內液面上升的高度較大，說明_______．（5）小紅用如圖示的裝置，進一步探究“電流通過導體產生的熱量與電流的關系”，經多次實驗測量，收集實驗數據，繪制了燒瓶中玻璃管內液面上升的高度h與電流的關系圖象，根據焦耳定律可知，如圖中能正確反映h﹣I關系的是_______．（拓展）用Q=I2Rt可以算電流通過任何用電器產生的熱量，能用Q=UIt計算電流通過任何用電器產生的熱量嗎？請用實例說明原因_______【答案】絕緣體相等小于在電阻和通電時間相等時，電流越大產生的熱量越多A不能．含有電動的電路，電流做的功大部分轉化為機械能，有一小部分轉換化內能，即發熱了，W=UIt＞Q．【詳解】分析：（1）容易導電的物體叫導體，不容易導電的物體叫絕緣體，根據導體和絕緣體的定義可做出判斷．（2）以實物圖為依據，根據電流方向畫出電路圖；（3）探究“電流通過導體產生的熱量與電流的關系”的實驗，應采取控制變量法，以此分析即可；（4）通電一段時間后，乙燒瓶中玻璃管內液面上升的高度較大．說明導體產生的熱量多；（5）根據焦耳定律可知，分析h-I關系即可；解答：(1)燒瓶中裝入的煤油是絕緣體；（2）根據實物圖可知，從電源正極先接開關，再接L2，R0和R1并聯后，再串聯在電路中，答案如下圖：（3）探究“電流通過導體產生的熱量與電流的關系”的實驗，應采取控制變量法，必須控制電阻相等，電流不同，根據并聯電路的特點可知，通過R1的電流小于通過R2的電流．(4)通電一段時間后，乙燒瓶中玻璃管內液面上升的高度較大，說明在電阻和通電時間相同的條件下，電流越大，導體產生的熱量越多．（5）根據焦耳定律可知，電阻產生的熱量與電流的平方成正比．而燒瓶中玻璃管內液面上升的高度h越大，導體產生的熱量越多，能正確反映h-I關系的是A．不能用計算通過任何用電器產生的熱量，因為用計算出來的是電路產生的總功，而總功除了用電器產生的熱量，另外一部分可能轉化為其他能量，例如電風扇電路產生的總功一部分轉化為電熱，一部分轉化為機械能．故答案為(1).絕緣體(2).(3).相等(4).小于(5).在電阻和通電時間相同的條件下，電流越大，導體產生的熱量越多(6).A(7).不能(8).因為用計算出來的是電路產生的總功，而總功除了用電器產生的熱量，另外一部分可能轉化為其他能量，例如電風扇電路產生的總功一部分轉化為電熱，一部分轉化為機械能．【點睛】本題考查了學生對焦耳定律的認識，注重了探究實驗的考查，同時在該實驗中利用了控制變量法和轉換法，是中考物理常見題型．36．根據下列兩個實驗，回答相關問題：

（1）電流做功的過程是把電能轉化為其他形式能的過程，一般情況下電流做功的多少我們無法直接觀察出．小明同學為了“探究影響電流做功的因素”，設計了如圖所示的實驗，通過此實驗可以較形象的比較出電流做功的多少．該實驗是通過觀察_________比較電流在不同情況下做功多少的，此過程中是把電能轉化為________能；將滑動變阻器的滑片P向左調節時，電流表和電壓表的示數都變大，相同時間內物體被吊起的高度也變大了，這說明_____________________________________．（2）實際生活中，用電器接通電源后，都伴有熱量的產生，小明在“探究電流通過導體產生熱量的多少與什么因素有關”時，采用了如圖所示的實驗裝置，其中a、b、c、d四個相同的容器密閉著等量空氣并與U形管緊密相連，實驗前U形管兩端液面相平，將1、2和3、4導線分別接到電源兩端．在實驗過程中，通過觀察U形管中______的變化來比較電流通過電阻絲產生熱量的多少：圖甲所示的裝置是用來研究電流通過電阻絲產生的熱量與______的關系，圖乙所示的裝置是用來研究通過電阻絲產生的熱量與_______的關系，綜合分析圖甲乙兩裝置的實驗現象，可以得出的結論是_______．【答案】物體被提升的高度機械當時間相同時，電壓越大，通過的電流越大，電流做功越多液面高度電阻大小電流大小電流通過導體產生熱量與通過導體的電流和電阻大小有關，通過導體的電流越大，導體的電阻越大，產生的熱量越多【詳解】（1）圖1所示的實驗是通過觀察物體被提升的高度來比較電流在不同情況下做功多少的；由W=UIt可知，當時間相同時，電壓越大，通過的電流越大，物體被吊起的高度也越大，說明電能轉化為物體的機械能越大，即電流做功越多；（2）電流通過導體產生熱量的多少不能直接觀察，但液體溫度的變化可以通過液面高度差的變化來反映，這種研究方法叫轉化法；如圖甲，兩個電阻串聯在電路中，電流相同，通電時間相同，電阻不同，根據控制變量法可知，這是探究電流產生熱量跟電阻的關系；通過一段時間后，b容器中U形管液面高度差大，電流產生的熱量較多；圖乙裝置中兩個5Ω的電阻并聯后再與一個5Ω的電阻串聯，由串聯電路的電流特點可知，右端兩個電阻的總電流和左端電阻的電流相等，即I右=I左；兩個5Ω的電阻并聯，根據并聯電路的電流特點知I左=I內+I外，所以，I左＞I內，燒瓶內的電阻值都是5Ω，阻值相等，通電時間相等，電流不同，根據控制變量法可知，這是探究電流產生熱量跟電流的關系；通過一段時間，c容器中U形管液面高度差大，電流產生的熱量多；綜合分析圖甲乙兩裝置的實驗現象，可以得出的結論是：電流通過導體產生熱量與通過導體的電流和電阻大小有關，通過導體的電流越大，導體的電阻越大，產生的熱量越多．四、計算題37．新型電飯鍋采用“聰明火”技術，智能化地控制食物在不同時間段的溫度，以得到最佳的營養和口感，其簡化電路如圖甲所示．R1和R2均為電熱絲，S1是自動控制開關．煮飯時，把電飯鍋接入220V電路中，在電飯鍋工作的30min內，電路中總電流隨時間變化的圖像如圖乙所示．.求：（1）S和S1都閉合時電飯鍋的電功率；（2）電熱絲R2的阻值；（3）這30min內電飯鍋產