資源簡介

21世紀教育網 –全國領先的中小學教育資源及組卷應用平臺
人教版物理九年級上學期 第十八章 第四節 焦耳定律
課前預習
1. 電流通過導體時將 能轉化為 ，這種現象叫做電流的熱效應。
2. 焦耳定律內容：
這個規律叫做焦耳定律。
3. 公式：
公式中Q表示 、單位 ；I表示 、單位 ；
R表示 、單位 ；t表示 單位 。
4. 電爐絲工作時，電爐絲與它的連接導線通過的電流相同，為什么電爐絲熱得發紅，而導線卻幾乎不發熱？
5. 電熱既有有利的一面，也有有弊的一面。利用電熱：家里的 、 、 以及 等都是利用電熱的例子；而電視機后蓋有很多孔，這是為了 ；電動機的外殼有很多翼狀散熱片，使用時與軸相連的扇葉還向散熱片吹風，這是為了 。
隨堂練習
一、單選題
1.（2021·宜昌）甲、乙兩電熱絲電阻之比為2:3，通過的電流之比為3:1，則相同時間內產生的熱量之比為（ ）
A. 2:1 B. 6:1 C. 1:2 D. 1:6
2.（2021·廣元）用如圖的裝置探究影響電流熱效應的因素，電阻絲R1和R2分別密封在兩只完全相同的燒瓶中，且R1＜R2 ， 瓶中裝有質量相等的煤油．下列說法正確的是（ ）
A. 該裝置用來探究電流熱效應與電流大小的關系
B. 閉合開關后，裝R1電阻絲的燒瓶中溫度計示數上升較快
C. 實驗中，通過溫度計示數的變化來比較電阻絲產生生熱量的多少
D. 將某一燒瓶中的煤油換成等質量的水，可比較煤油和水的比熱容大小
3.（2021·福建）歷史上第一個成功研究熱和功關系及電流的熱效應，為能量守恒定律的建立奠定堅實實驗基礎的科學家是（ ）
A. 焦耳 B. 安培 C. 伏特 D. 歐姆
4.（2021·北京）下列四種用電器中。利用電流熱效應工作的是（ ）
A. 電冰箱 B. 電視機 C. 電腦 D. 電熱水壺
5.（2021·自貢）如圖所示是“探究電流通過導體時產生熱量的多少與哪些因素有關”的實驗裝置。兩個透明容器中密封著等量的空氣，下列說法錯誤的是（ ）
A. U形管液面高度變化是因為容器中氣體熱脹冷縮的緣故
B. 通電后透明容器中氣體的內能增大是通過做功的方式改變的
C. 圖甲中，通電一段時間后左右兩邊容器內電阻產生的熱量之比是1∶2
D. 圖乙所示的裝置可以用來探究電流通過導體產生的熱量多少跟電流大小的關系
二、填空題
6.（2021·南縣）某款家用茶具煮茶時的電阻為55Ω，正常情況下通過茶具的電流是 A，煮一壺茶用了5 min，產生的熱量為 J。
7.（2021·北部灣）家庭裝修中遇到導線不夠長時，有的裝修師傅把兩根導線連接起來使用，但連接處往往比別處更容易發熱，加速老化，甚至引起火災。這是因為與別處相比，連接處接觸電阻較 ， 電能轉化為熱的功率較 。
8.（2021·無錫）小華家電熱毯內的電阻絲斷了，爸爸將兩個斷頭接上后想繼續使用，被小華阻止了。原因是 ；接頭處與電阻絲其他部分是串聯的，通過它們的電流大小是 的。但電阻絲接頭處的電阻較大，長時間使用會導致 。
9.（2021·涼山）如圖所示，電源電壓不變，燈泡標有“6V 3W”字樣，當開關S閉合時，燈泡正常發光，電流表示數為0.6A電阻R的電功率為 W，通電10min后R產生的熱量為 J。
10.（2021·廣東）如圖是探究電流通過導體產生的熱量與 關系的實驗裝置，實驗中用U形管內液面的 反映導體產生熱量的多少.通電一段時間后，容器 （選填“甲”或“乙”）內電阻絲產生的熱量較多。
三、實驗探究題
11.（2021·綏化）如圖所示為“探究電流通過導體時產生的熱量與哪些因素有關”實驗的部分裝置，兩個相同的透明容器中封閉著等量的空氣。
（1）實驗中通過觀察________的變化來反映電阻產生熱量的多少，下列實驗中，也運用了這種實驗方法的是________（填序號）。
①探究物體的動能跟哪些因素有關
②探究杠桿的平衡條件
（2）連接好電路后閉合開關，通電一段時間，觀察到右側液面高于左側液面，如圖甲所示，表明在電流和通電時間相同的情況下，________越大，產生的熱量越多。
（3）圖中U形管________（選填“是”或“不是”）連通器，乙圖中R3與R2并聯，目的是使通過R1與R2的________不同。
（4）某小組在利用乙圖裝置實驗時，發現左右兩側U形管液面上升高度相同，與其他小組的實驗現象都不同，經檢查氣密性良好請你分析實驗現象不同的原因：________。
12.（2021·龍東）如下圖所示，在研究電熱與哪些因素有關的實驗中，同學們猜想電熱可能與電流大小、電阻大小以及通電時間長短有關。
（1）左側密閉容器內電阻絲阻值為 ，右側密閉容器外部，將一個阻值為 的電阻與這個容器內的電阻絲并聯，目的是使通過左右兩密閉容器內電阻絲的________不同，右側容器內電阻絲的阻值應為________ ，才能符合實驗研究的要求；
（2）在第（1）問實驗中測得，左側容器內電阻絲的電流大小為 ，則通過右側密閉容器中的電阻絲電流大小為________ ； 形管中液面高度差反映密閉空氣溫度的變化，左側 形管中液面高度差大于右側 形管中液面高度差，說明：________；
（3）本實驗是研究電流的________效應，從能量轉化的角度分析，是________能轉化為________能。
13.（2021·安順）小明在探究“電流通過導體時產生的熱量與哪些因素有關”的實驗中，提出了下列猜想：
A．與通電時間有關
B．與電阻大小有關
C．與電壓大小有關
D．與電流大小有關
實驗器材有：阻值不同的電阻絲若干、蓄電池、火柴、開關和導線若干。
請回答下列問題
（1）探究猜想A時，將某一電阻絲接入電路，保證安全的情況下使火柴頭充分接觸電阻絲，閉合開關一段時間后火柴頭才燃燒，這一現象說明：
①電阻絲產生的熱量通過________的方式傳遞給火柴頭；
②電阻絲產生的熱量與通電時間________（選填“有關”或“無關”）；
（2）探究猜想B時，如圖所示，將10Ω和20Ω的電阻絲串聯接入電路，把兩根相同的火柴頭分別接觸電阻絲（設火柴頭與整根電阻絲接觸）；
①小明思考，若相同時間內僅有一根電阻絲上的火柴頭燃燒，據此能否判斷該電阻絲產生的熱量多？________（選填“能”或“不能”）；
②閉合開關較長時間后，發現兩電阻絲均發熱，但火柴頭都沒有燃燒。在不改變電源電壓的情況下，選擇下列哪組電阻絲進行實驗更可行 ________（填字母序號）
A．20Ω 30Ω B．15Ω 15Ω C．5Ω 25Ω
（3）小明通過上述實驗發現：電阻越大，電流產生的熱量越多。評估該實驗時小明認為：串聯電路中不同阻值的電阻兩端所分電壓不同，那么電流產生的熱量與電阻大小有關的結論似乎不可靠。如果改變兩電阻絲的連接方式，能否合理完成對猜想B的方案設計________？請你說明理由________。
四、計算題
14.（2021·廣元）如圖甲所示，電源電壓恒定不變，滑動變阻器R1的最大阻值是40Ω，小燈泡的額定電壓為6V，它的電流隨電壓變化的圖象如圖乙所示．
（1）當只閉合開關S1時，將滑動變阻器R1的滑片調到中點，此時小燈泡恰好正常發光，求電源電壓和小燈泡的額定功率；
（2）當只閉合開關S2時，此時電流表的示數為0.4A，求電阻R2的阻值，小燈泡的實際功率；
（3）當只閉合開關S2時，通電1min，求電流通過電阻R2產生的熱量。
答案解析部分
課前預習
1. 電；內能 2. 電流通過導體產生的熱量跟電流的二次方成正比，跟導體的電阻成正比，跟通電時間成正比 3. Q=I2Rt；熱量；焦耳；電流；安培；電阻；歐姆；通電時間；秒
4. 電爐絲的電阻遠大于導線的電阻，它們的電流和通電時間相同，電爐絲產生的熱量遠大于導線產生的熱量 5. 熱水器；電飯鍋；電熨斗；通風散熱；降溫
隨堂練習
一、單選題
1.【答案】 B
【考點】焦耳定律
【解析】【解答】相同時間內產生的熱量之比為
故答案為：B。
【分析】電流通過導體時會產生熱量，此現象就是電流的熱效應，產生的熱量通過焦耳定律Q=I2Rt來計算，通過焦耳定律的表達式可以看出，導體的電阻、通過電流和時間越長，產生的熱量越多。
2.【答案】 C
【考點】焦耳定律
【解析】【解答】A、由圖可知，兩電阻絲串聯，電流相同，通電時間也相同，但電阻不同，故該實驗探究的是電流產生的熱量與電阻的關系，A不符合題意；
B、由焦耳定律Q=I2Rt可知，電流和通電時間相同時，電阻越大，放出的熱量越多，由于R1＜R2 ， 故R2放出的熱量多，溫度計示數升的高，B不符合題意；
C、通電后電流通過電阻絲做功，產生熱量使煤油的溫度升高，通過觀察溫度計的示數大小來判斷電流產生的熱量的多少，這個研究方法可以稱之為轉換法，C符合題意；
D、要比較水和煤油的比熱容，則應讓水和煤油的質量相等、吸收的熱量（加熱時間）相等，由溫度的變化大小得出比熱容的大小關系；故用相同質量的水代替煤油，兩瓶中都有相同阻值相同的電阻絲，電阻相等；D不符合題意．
故答案為：C．
【分析】電流產生熱量的影響因素有電流、電阻和時間；當電流相同時，可以探究電流產生熱量和電阻的關系；根據液體溫度變化，反應電流產生熱量的多少。
3.【答案】 A
【考點】焦耳定律的應用
【解析】【解答】焦耳通過實驗研究了電流通過導體產生熱量和電流、電阻及通電時間的關系，總結出了焦耳定律，為能量守恒定律的建立奠定堅實實驗基礎。
故答案為：A。
【分析】焦耳最早探究電流產生熱量的影響因素，探究熱效應的影響因素。
4.【答案】 D
【考點】電流的熱效應
【解析】【解答】A．電冰箱是將電能轉化為電動機的機械能，通過做功發生物態變化工作的，不是利用電流的熱效應來工作的，A不符合題意；
B．電視機將電能轉化為聲音與圖像，不是利用電流的熱效應來工作的，B不符合題意；
C．電將電能轉化為聲音與圖像，不是利用電流的熱效應來工作的，C不符合題意；
D．電水壺工作時將電能轉化為內能，利用電流的熱效應工作的; D符合題意。
故答案為：D。
【分析】電流通過導體會產生熱量，電熱水壺利用了電流的熱效應工作。
5.【答案】 B
【考點】焦耳定律
【解析】【解答】A．電流通過導體產生熱量的多少不能直接觀察，但容器中空氣的溫度變化導致容器中空氣體積的變化，即可以通過液面高度差的變化來反映，這種研究方法叫轉換法，A正確，不符合題意；
B．電流通過電阻絲時，電流會做功，電能轉化為內能，使得電阻絲的內能變大，空氣會吸收電阻絲的熱量，是通過熱傳遞的方式改變內能的，B錯誤，符合題意；
C．甲實驗，兩個電阻絲是串聯的，電流和通電時間相同，右側容器電阻的阻值是左側容器電阻的阻值的2倍，由焦耳定律Q=I2Rt可知，右側電阻產生熱量是左側電阻產生熱量的2倍，即左右兩邊容器內電阻產生的熱量之比是1∶2，C正確，不符合題意；
D．在乙裝置中，一個5Ω的電阻與兩個5Ω的電阻并聯后再串聯，根據串聯電路的電流特點可知，右邊兩個電阻的總電流和通過左邊電阻的電流相等，左邊容器中通過電阻的電流大于右邊容器中通過電阻的電流，這是研究電流產生的熱量與電流的關系，D正確，不符合題意。
故答案為：B。
【分析】探究電流通過導體時產生熱量的多少與哪些因素有關的實驗，運用了控制變量法（探究電流產生的熱量與電流的關系，控制電阻和通電時間不變）及轉換法（電流通過導體產生熱量的多少不能直接觀察，但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）。
二、填空題
6.【答案】 4；2.64×105
【考點】歐姆定律及其應用，焦耳定律
【解析】【解答】家用茶具正常情況下工作時兩端電壓為220V，此時通過茶具的電流
5min產生的熱量Q=I2Rt=(4A)2×55Ω×5×60s=2.64×105J
【分析】結合用電器的電阻和電壓，利用歐姆定律求解用電器兩端的電流即可；電流通過導體時會產生熱量，此現象就是電流的熱效應，產生的熱量通過焦耳定律Q=I2Rt來計算。
7.【答案】 大；大
【考點】焦耳定律
【解析】【解答】導體的電阻與導體的長度有關，導體越長，導體的電阻越大。把兩根導線連接起來使用，是增大了導體的長度，因此連接處接觸電阻較大。
由于導線連接處與導線串聯在電路中，通過的電流相等，根據P=I2R，連接處的電阻較大，電能轉化為熱的功率較大。
【分析】導體的電阻是本身的一種屬性，與外加的電壓和流過它的電流沒有關系，導體本身的長度、材料、橫截面積有關，長度越長、橫截面積越小，導體的電阻就越大；電流通過導體時會產生熱量，此現象就是電流的熱效應，產生的熱量通過焦耳定律Q=I2Rt來計算，通過焦耳定律的表達式可以看出，導體的電阻、通過電流和時間越長，產生的熱量越多。
8.【答案】 可能引起火災，不安全；相等；接頭處的電熱毯燒焦
【考點】串聯電路的電流規律，焦耳定律
【解析】【解答】電熱絲兩個斷頭接上繼續用，接頭處接觸不良電阻較大，產生熱量多，可能可能引起火災，不安全。
因為是串聯，所以電流相等。
接頭處是兩根導線相接，由于接觸的部位很少，很細，電阻就較大，根據Q=I2Rt知，在電流、通電時間相同的情況下，電阻越大，產生的熱量越多，溫度越高，長時間使用會導致接頭處的電熱毯燒焦。
【分析】電流通過導體時會產生熱量，此現象就是電流的熱效應，產生的熱量通過焦耳定律Q=I2Rt來計算，通過焦耳定律的表達式可以看出，導體的電阻、通過電流和時間越長，產生的熱量越多；串聯電路中，電流處處相等。
9.【答案】 0.6；360
【考點】電功率的計算，焦耳定律
【解析】【解答】因為閉合開關后，燈泡正常發光，所以此時燈泡兩端的電壓為6V，電功率為3W，根據 ，通過小燈泡的電流為
因為電路為并聯電路，所以電源電壓和電阻兩端的電壓也為6V，總電流等于各支路電流總和，所以通過電阻的電流為
所以電阻的電功率為
根據 可知，10分鐘后R產生的熱量為
【分析】分析電路結構，定值電阻和燈泡是串聯關系，電流相等，用電器電壓之和為電源電壓，利用燈泡功率和電壓求解電流，利用并聯電流規律求解流過電阻的電流，結合功率公式P=UI求解功率；電流通過導體時會產生熱量，此現象就是電流的熱效應，產生的熱量通過焦耳定律Q=I2Rt來計算。
10.【答案】 電流；高度差；甲
【考點】焦耳定律的應用
【解析】【解答】（1）根據圖片可知，甲和乙兩個電阻絲都是5Ω，甲在干路上，乙在支路上，二者電流大小不等，則探究電流通過導體產生熱量與電流關系；
（2）實驗中用U形管內液面的高度差反映導體產生熱量的多少；
（3）R甲=R乙 ， I甲>I乙 ， 根據焦耳定律Q=I2Rt可知，容器甲內電阻產生的熱量較多。
【分析】（1）根據圖片分析影響電流產生熱量的哪些因素相同，哪個因素不同即可；
（2）封閉容器中的電熱絲產生熱量，里面的空氣受熱膨脹，壓強增大，于是與之相連的U型管內液柱產生高度差；
（3）根據焦耳定律Q=I2Rt可知，當電阻相同時，通過電阻的電流越大，產生的熱量越多。
三、實驗探究題
11.【答案】 （1）液面的高度差（或液面的高度、或兩側液面的高度差、或兩側液面的高度答案前面有“U形管”字樣不扣分）；①
（2）電阻
（3）不是；電流
（4）電阻R3斷路
【考點】焦耳定律
【解析】【解答】（1）如果電流通過導體產生的熱量越多，透明容器中空氣膨脹程度越大，U形管中液面的高度差越大，所以我們可以通過U形管中液面的高度差來反映電阻產生熱量的多少，這種方法稱為轉換法。
在研究物體的動能跟哪些因素有關的實驗中，我們是通過水平面物塊被推出的距離來反映動能大小的，也用到了控制變量法，故答案為：①。
（2）通電一段時間，觀察到右側液面高于左側液面，說明右側導體產生熱量多，因為右側電阻大，表明在電流和通電時間相同的情況下，電阻越大，電流通過導體產生的熱量越多。
（3）圖中U形管下端連通，但上端不開口，不是連通器。
乙圖中透明容器中電阻相等，是研究電流通過導體產生的熱量和電流的關系，所以應該改變電流，乙圖中R3與R2并聯，目的是使通過R1與R2的電流不同。
（4）左右兩側U形管液面上升高度相同，說明電阻產生了熱量一定有電流經過，且產生的熱量相同，因為透明容器中的電阻相同，說明電流相同，所以故障可能是電阻R3斷路。
【分析】（1）液體受熱膨脹，使得U行管內的液面不一樣高，高度差越大，產生的熱量越多，這體現了物理學中的轉化法；
（2）要探究電阻大小對導體產熱的影響，需要控制電流和通電時間相同；
（3）要探究電流大小對導體產熱的影響，需要控制電阻大小和通電時間相同；
（4）分析電路結構，電路為串聯電路，結合電流表、電壓表示數的變化，分析電路存在的故障即可。
12.【答案】 （1）電阻；5
（2）0.25；當電阻相同時，電流越大，產生的熱量越多
（3）熱；電；內
【考點】焦耳定律
【解析】【解答】（1）由圖得，右側容器中電阻絲與 的電阻并聯后，與左側 的電阻絲串聯，故左側密閉容器內電阻絲的電流大于右側密閉容器內電阻絲的電流。[2]當電流不同時，應控制電阻相同，研究電熱與電流的關系，故右側容器內電阻絲的阻值應為 。

（2）由串、并聯特點可知，右側密閉容器中的電阻絲電流大小為
電阻產生熱量越多，密閉空氣溫度越高，密閉空氣受熱膨脹越嚴重，空氣壓強越大， 形管中液面高度差越大。左側 形管中液面高度差大于右側 形管中液面高度差，說明左側電阻絲產生的熱量比右側電阻絲產生的熱量多。因此可得：當電阻相同時，電流越大，產生的熱量越多。
（3）本實驗研究的是電阻產生熱量的多少與電流大小的關系，電阻消耗電能產生熱量，是電流的熱效應。
【分析】（1）要探究電阻大小對導體產熱的影響，需要控制電流和通電時間相同；
（2）要探究電流大小對導體產熱的影響，需要控制電阻大小和通電時間相同；
（3）電流通過導體時會產生熱量，此現象就是電流的熱效應，產生的熱量通過焦耳定律Q=I2Rt來計算。
13.【答案】 （1）熱傳遞；有關
（2）能；C
（3）不能；兩電阻并聯時，電壓相同，由于電阻不同，電流也不同，不能控制電流相同，所以不能
【考點】焦耳定律
【解析】【解答】（1）①火柴頭與電阻絲接觸，閉合開關一段時間后火柴頭燃燒，火柴頭獲得了能量，是電阻絲通過熱傳遞的方式傳遞給火柴頭的。

②火柴頭與電阻絲接觸，閉合開關過一段時間后火柴頭才燃燒，說明電阻絲產生的熱量與通電時間有關。
（2）①相同時間內僅有一根電阻絲上的火柴頭燃燒，說明這根電阻絲在相同時間內產生的熱量較多。
②閉合開關較長時間后，發現兩電阻絲均發熱，但火柴頭都沒有燃燒，說明兩根電阻絲產生的熱量都不夠多，可以換用電阻對比更明顯些的電阻絲來進行實驗對比，C符合題意。
（3）改變兩電阻絲的連接方式即將兩電阻絲并聯，這樣雖然控制了兩電阻絲兩端電壓相同，但是卻沒有能控制流過電阻絲的電流相同。
【分析】（1）熱傳遞可以改變物體的內能，熱量向外界傳遞，物體的內能減小，熱量由外界傳向物體，物體的內能增加，其中兩個物體中間傳遞的能量叫做熱量；
（2）電壓一定時，電阻越小，電流越大，產生的熱量就越多；
（3）要探究電阻大小對導體產熱的影響，需要控制電流和通電時間相同。
四、計算題
14.【答案】 （1）解：當只閉合開關S1時，將滑動變阻器R1的滑片調到中點，燈泡與滑動變阻器 串聯，因串聯電路中各處的電流相等，且此時小燈泡恰好正常發光，所以，由圖乙可知，燈泡正常發光時電路中的電流I=IL=0.5A
R1兩端的電壓
因串聯電路中總電壓等于各分電壓之和，所以，電源的電壓U=UL+U1=6V+10V=16V
燈泡的額定功率PL=ULIL=6V×0.5A=3W
答：電源電壓是16V，小燈泡的額定功率是3W；
（2）當只閉合開關S2時，燈泡與R2串聯，電流表測電路中的電流，即I′=0.4A，由圖乙可知，此時燈泡兩端的電壓UL′=4V，此時R2兩端的電壓U2=U﹣UL′=16V﹣4V=12V
電阻R2的阻值
小燈泡的實際功率PL′=UL′I′=4V×0.4A=1.6W
答：電阻R2的阻值是30Ω，小燈泡的實際功率是1.6W；
（3）當只閉合開關S2時，通電1min電流通過電阻R2產生的熱量Q2=（I′）2R2t=（0.4A）2×30Ω×60s=288J
答：電流通過電阻R2產生的熱量是288J。
【考點】串聯電路的電壓規律，歐姆定律及其應用，電功率的計算，焦耳定律的應用
【解析】【分析】（1）根據電流和電阻的乘積計算電壓，根據串聯電路電壓規律計算總電壓；利用電壓和電流的乘積計算電功率；
（2）利用用電器的分壓和電流的比值計算電阻，根據電壓和電流的乘積計算實際電功率；
（3）利用電流的平方、電阻和時間，可以計算電流產生熱量的多少。


21世紀教育網 www.21cnjy.com 精品試卷·第 2 頁 （共 2 頁）
HYPERLINK "http://21世紀教育網(www.21cnjy.com)
" 21世紀教育網(www.21cnjy.com)(共32張PPT)
人教版 · 物理 · 九年級（下）
第18章 第4節
焦耳定律
學習目標-新知導入-新知探究-課堂小結-課堂達標
1.通過生活實例，認識電流的熱效應。
2.能在實驗的基礎上推導出焦耳定律，會用焦耳定律進行計算。
3.通過學習電熱的利用和防止，學會辯證地看待問題。
【重點】電熱與電阻、電流、通電時間的關系。
【難點】焦耳定律的理解及應用。
學 習 目 標
它們的共同特征是什么？
——工作時將電能轉化為內能
點擊播放視頻
導 入 新 課
知識點 電流的熱效應
1
電流通過導體時電能轉化成內能，這個現象叫做電流的熱效應。
通 電
電流的熱效應
探 究 新 知
提出問題
電流通過導體產生熱量的多少跟哪些因素有關？
探究：電熱與哪些因素有關
電阻絲通過導線接到電路里，通過電阻絲和導線的電流相同。為什么電阻絲熱得發紅，而導線卻幾乎不發熱呢？
探 究 新 知
一、電流的熱效應
（1）浴霸燈泡和電線串聯在電路中，電流相同，燈泡下面非常熱，電線卻不怎么熱，這是為什么？
（2）如果將小功率的浴霸燈泡換成大功率的浴霸燈泡，燈泡下面更熱，這又是為什么？
（3）浴霸燈泡通電的時間更長，會產生更多的熱量，這說明了什么？
電阻不同
電流不同
時間不同
思 考
想一想
探 究 新 知
進行實驗
電熱 —Q
實驗方法
電阻— R
電流— I
通電時間— t
控制變量法
轉換法
實驗裝置
探 究 新 知
實驗1：電熱與電阻的關系
R1=5Ω
R2=10Ω
A
結論1：在電流相同、通電時間相同的情況下，電阻越大，這個電阻產生的熱量越多。
電流：I1=I2
時間：t1=t2
控制變量
電阻：R2>R1
自變量
電熱：Q2>Q1
因變量
高度差：h2>h1
I1
I2
h1
h2
Q1
Q2
（說明：視頻中有三個不同電阻，可以更好地得出上述結論）
探 究 新 知
A
R1=5Ω
R4=5Ω
R3=5Ω
結論2：在電阻相同、通電時間相同的情況下，通過一個電阻的電流越大，這個電阻產生的熱量越多。
電阻：R1=R3
時間：t1=t2
控制變量
電流：I1>I3
自變量
電熱：Q1>Q3
因變量
高度差：h1>h3
I1
I3
h1
h3
Q1
Q3
實驗2：電熱與電流的關系
探 究 新 知
結論3：在電流相同、電阻相同的情況下，通電時間越長，這個電阻產生的熱量越多。
電流：I
電阻：R
控制變量
通電時間：t1自變量
電熱：Q1因變量
高度差：h1h1
h2
Q1
Q2
t1
實驗3：電熱與通電時間的關系
t2
探 究 新 知
實驗結論：
（1）在通電電流和通電時間相同的條件下，電阻越大，電流產生的熱量越多。
（2） 在電阻和通電時間相同的條件下，電流越大，電流產生的熱量越多。
進一步的研究表明產生的熱量與電流的平方成正比。
（3） 在通電電流和電阻相同的條件下，通電時間越長，電流產生的熱量越多。
探 究 新 知
1.[2021吉林長春東北師大附中期末]下列家用電器中,利用電流熱效應工作的是 (　　)
A.電風扇 B.電視機
C.電熱水壺 D.電冰箱
1.C
典 型 例 題
答案
2.如圖所示是探究電流通過導體產生熱量的多少跟什么因素有關的實驗裝置.將四段電阻絲a、b、c、d分別密封在完全相同的盒內,盒內封閉一定量的空氣,其中圖乙中另取5 Ω的電阻在盒外與盒內電阻并聯.
　　　　　
　　　　　　　　　　　
(1)盒內封閉一定量的空氣的優點是　　　　　　　　　　,在實驗中電流通過電阻產生的熱量的多少是通過觀察
　　　　　　　來比較的.
(2)圖甲可探究電流產生的熱量與　　　的關系,圖乙可探究電流產生的熱量與　　　的關系.
(3)圖乙中右側盒外連接的5 Ω電阻的作用是　　　　　　　　　　　　.
(4)物理研究方法有很多,本實驗運用了兩種方法:一是　　　　　　　法,二是轉換法.
典 型 例 題
2.【參考答案】　(1)空氣受熱容易膨脹,便于實驗觀察　兩個U形管中液面的高度差　(2)電阻　電流　(3)使電阻c、d中的電流不相等　(4)控制變量
【解題思路】　(2)由題圖甲可知,兩個盒中的電阻絲串聯,通過兩電阻絲的電流和通電時間相同,探究的是電流產生的熱量與導體電阻大小的關系;題圖乙中,當給電阻d再并聯一個電阻時,通過c、d兩電阻的電流不同,從而探究電流產生的熱量與電流大小的關系.
(3)題圖乙中,右側盒外連接的 5 Ω 電阻的作用是改變右側盒內電阻的電流.
典 型 例 題
答案
焦耳（James Prescott Joule，1818—1889），英國物理學家。用近40年的時間做了400多次實驗，研究熱和功的關系。通過大量的實驗，于1840年最先精確地確定了電流產生的熱量與電流、電阻和通電時間的關系。
焦 耳
知識點 焦耳定律
2
探 究 新 知
（1）內容
電流通過導體產生的熱量跟電流的二次方成正比，跟導體的電阻成正比，跟通電時間成正比。
（2）公式
Q = I2 R t
（3）單位
焦耳（J）
A Ω s
J
1J = 1 A2·Ω·s
焦耳定律
探 究 新 知
W = U I t
（適用于純電阻電路）
W = t
U2
R
W = I2Rt
（普遍適用）
電功
電熱
Q = I2Rt
（普遍適用）
電功與電熱的關系
探 究 新 知
4.某電爐絲的電阻為100 Ω,通電10 s后產生的熱量為4×103 J,則通過電爐絲的電流是 (　　)
A.2 A B.4 A C.20 A D.40 A
4.A　【解題思路】　因為Q=I2Rt,所以電流I==2 A.
典 型 例 題
答案
5.將兩根電阻絲R1、R2分別插入甲、乙兩瓶等量煤油中,串聯接入電路,R1∶R2=2∶5.通電一段時間后,R1、R2產生的熱量之比為 (　　)
A.2∶5
B.5∶2
C.4∶25
D.25∶4
5.A　【解題思路】　R1、R2串聯在電路中,通過它們的電流相等,根據焦耳定律,產生的熱量Q=I2Rt,在電流和通電時間相同時,產生的熱量Q與電阻值成正比,即.
典 型 例 題
答案
知識點 電熱的利用和防止
3
探 究 新 知
用來加熱
利用電熱孵化器孵小雞
電熱器的優點:
清潔衛生，沒有環境污染，熱效率高，還可以方便地控制和調節溫度。
電熱的利用
探 究 新 知
很多用電器，如電風扇、電冰箱、電視機、洗衣機等，在工作時，電能主要轉化為內能之外的其他形式的能，即消耗的電能中，只有很少一部分轉化成了內能，這些用電器都不是利用電流的熱效應來工作的，不是電熱器 。
不是所有的用電器都是電熱器
特別提醒！
探 究 新 知
很多情況下我們并不希望用電器的溫度過高。如：電視機的后蓋有很多孔，可以通風散熱；電腦運行時要用微型風扇及時散熱等。
電熱的危害
探 究 新 知
注意用電安全
探 究 新 知
電熱的作用
電熱有利的一面：
電熱有害的一面：
減小電熱產生的危害：
1.減小電阻（更換導線）
2.加快散熱（散熱孔、散熱片、散熱風扇等）
取暖、加熱食物等。
輕則用電器燒壞；重則引發火災。
探 究 新 知
課 堂 小 結
1.電動機工作時兩端電壓為U,電流為I,電動機線圈的電阻為R,則該電動機工作時輸出的最大機械功率為 (　　)
A.UI B.I2R
C.UI-I2R D.UI+I2R
1.C　【解題思路】　電動機消耗的總功率為P0=UI,電動機中線圈發熱消耗的功率P1=I2R,而輸出的最大機械功率為兩者的差值,即UI-I2R.故選C.
課 堂 練 習
答案
2.[2021福建莆田期中]新的國家標準對延長線插座配用電纜的導線橫截面積要求進行了修改,額定電流16 A的延長線插座,導線最小標稱橫截面積由1 mm2提升到1.5 mm2.增大導線橫截面積的目的是 (　　)
A.增大導線的電阻 B.減小通過導線的電流
C.增大導線的電壓 D.減小導線發熱的功率
2.D　【解題思路】　影響導體電阻大小的因素有材料、長度和橫截面積等,在材料和長度一定時,增大導線的橫截面積可以減小導線的電阻,根據公式P=I2R,在額定電流下工作時,電阻越小,導線發熱功率越小,相同時間產生的熱量越少,不容易燒壞導線,故D正確.
課 堂 練 習
答案
3.如圖所示,從甲地通過兩條輸電線向乙地用戶供電,若甲地電壓恒為U,輸出電線的總電阻為r,當乙地用戶用電時,下列說法正確的是 (　　)
A.用戶使用的用電器兩端的電壓為U
B.輸電線上消耗的電功率為
C.當用戶使用的用電器增多時,用戶兩端的電壓升高
D.當用戶使用的用電器增多時,輸電線上因發熱而損失的功率增大
3.D　【解題思路】　甲地電壓為U,輸電線與用戶串聯,由于輸電線分擔一部分電壓,用戶兩端的電壓小于甲地電壓,故A錯誤;輸電線消耗的電功率為P輸=,而U輸≠U,故B錯誤;當用電器使用數量增多時,用戶部分的總電阻會變小,電路的總電流會變大,輸電線分得的電壓就會變大,而用戶部分分得的電壓就會變小,故C錯誤;當用電器使用數量增多時,干路中電流增大,由P=UI=I2r可知,輸電線因發熱而損失的功率增大,故D正確.
課 堂 練 習
答案
4.如圖所示,在左、右兩個相同容器中分別裝有質量和溫度都相同的水和煤油,通電一段時間后,兩容器中的液體同時升到60 ℃,由此可知 (　　)
A.R1=R2
B.R1C.R1>R2
D.條件不足,無法確定
4.B　【解題思路】　兩容器內裝有質量和初溫都相同的水和煤油,末溫也相等,因為水的比熱容較大,根據公式Q= cmΔt可知,水吸收的熱量較多,由電路圖可知,電阻R1與R2并聯,它們兩端的電壓U相等,閉合開關,通電時間t相等,由公式Q=W=t,可知R1課 堂 練 習
答案
5.小明同學在進行電學知識復習時,針對電阻甲和乙的I-U圖像,作出了如下判斷,正確的是 (　　)

A.甲、乙串聯在電路中,相同時間內甲、乙產生的熱量之比為2∶1
B.甲、乙并聯在電路中,相同時間內甲、乙消耗的電能之比為1∶2
C.將甲和乙并聯,當甲兩端電壓為2 V時,則它們的干路電流為0.6 A
D.將甲和乙串聯,當它們兩端電壓為3 V時,通過甲的電流為0.6 A
課 堂 練 習
5.C　【解題思路】　甲、乙串聯在電路中時,電流是相同的,由圖像可知,當電流都為0.2 A時,甲兩端的電壓為1 V,乙兩端的電壓為2 V,即甲兩端的電壓是乙兩端電壓的(取其他電流值仍然存在這樣的關系),根據Q=I2Rt=UIt可知,相同時間內甲、乙產生的熱量之比為1∶2,故A錯誤;甲、乙并聯在電路中,電壓是相同的,由圖像可知,當電壓為2 V時,通過甲的電流是0.4 A,通過乙的電流是0.2 A,即通過甲的電流是通過乙的電流的2倍,根據W=UIt可知,相同時間內甲、乙消耗的電能之比為2∶1,故B錯誤;將甲和乙并聯,并聯電路各支路兩端的電壓相等,當甲兩端電壓為2 V時,由圖像可知,通過甲的電流為0.4 A,通過乙的電流為0.2 A,根據并聯電路的電流關系可知,干路電流為0.4 A+0.2 A=0.6 A,故C正確;將甲和乙串聯,電流相同,由圖像可知,當電路中的電流為0.2 A時,甲兩端的電壓為1 V,乙兩端的電壓為 2 V,滿足它們兩端電壓(總電壓)為3 V,由串聯電路的電流特點可知,通過甲的電流為0.2 A,故D錯誤.
課 堂 練 習
答案

展開更多......

收起↑