資源簡介

期末復習 焦耳定律及其應用
一、知識目標
重點 1. 電流的熱效應； 2. 焦耳定律的內容； 3. 電熱的利用和防止
難點 1. 串并聯電路電熱特點；
二、考情分析
考查題型：單選、填空、計算
考查分值：中考分值2-4分
知識點1 電流的熱效應
1. 電流的熱效應
（1）定義：電流通過導體時電能轉化為熱（電能轉化為內能）的現象。
（2）幾乎所有的用電器通電后，都會發熱。例如長時間使用手機后手機發熱，長時間使用電腦后電腦發熱，電暖氣通電后發熱等。
（3）超導體通電后不發熱，因為超導體的電阻為零。
2. 電熱實驗
（1）實驗目的：研究電流通過導體產生的熱量跟哪些因素有關？
（2）實驗方法：控制變量法，轉換法
先保持電流相等，探究發熱量與電阻的關系；再保持電阻相等，探究發熱量與電流的關系。（兩種情況下都保持時間相等）
①Q與R的關系：
實驗結論：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。
②Q與I的關系：
實驗結論：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。
考點1 電流的熱效應
例題1 難度：★★
小明在研究影響“電流的熱效應”的因素時，做了如圖所示的實驗，該實驗是研究產生電熱的多少與____是否有關的實驗，你判斷的依據是__________。
變式1-1 難度 ★★
（通州一模）小明在探究“電流通過電阻產生的熱量是否跟電阻阻值有關”時，設計了如圖所示的實驗裝置，將電阻絲R1、R2分別密封在兩個裝有相等質量煤油的相同燒瓶中，每個燒瓶中裝有一支溫度計，已知R1＞R2，電源電壓保持不變，則：
（1）實驗中控制的變量是____________________；
（2）實驗中電流通過導體產生熱量的多少是通過______________來比較的。
變式1-2 難度 ★★
下列關于電流的熱效應的說法正確的是（ ）
A．在電流相同的情況下，電阻越大，這個電阻產生的熱量越多
B．在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
C．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
D．在電流相同、通電時間相同的情況下，電阻越小，這個電阻產生的熱量越多
變式1-3 難度 ★★
下列關于如圖所示實驗的說法中錯誤的是（ ）
A．該實驗研究的是電流的熱效應
B．實驗中采用了控制變量法
C．觀察實驗現象可知：在其他條件相同時，電阻越大產生的熱量越少
D．實驗中是通過觀察溫度計示數的高低來判斷電流通過導體時產生熱量的多少
知識點2 焦耳定律
1. 焦耳定律
（1）焦耳定律：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。（英國物理學家焦耳）
（2）計算式：Q=I2Rt（適用于所有電路）
導出式：①Q= W= UIt
②Q=t
③Q= Pt（P指電功率）
（3）總結：在純電阻電路中，電流做功消耗的電能全部轉化為內能，即Q＝W，求電功和電熱時都可以用公式Q＝W=UIt=I2Rt=t=Pt；在非純電阻電路中，電能除了轉化為內能，還要轉化為其他形式的能量，即W >Q，求電功只能用W=UIt（有時可用W=P總t），求電熱只能用Q=I2Rt。
2. 串并聯電路電熱特點：
（1）在串聯電路和并聯電路中，電流產生的總熱量等于各部分電熱之和，即Q＝Q1＋Q2＋…Qn。
（2）串聯電路中，各部分電路的熱量與其電阻成正比，即=（串聯電路中常用公式：Q＝I2Rt，Q1：Q2：Q3：…：Qn＝R1：R2：R3：…：Rn）。
（3）并聯電路中，各部分電路的熱量與其電阻成反比，即=（并聯電路中常用公式：Q＝U2t/R，Q1：Q2＝R2：R1）（各支路通電時間都相同）。
考點2 焦耳定律
例題2 難度：★★
通過電阻R的電流為I，在時間t內產生的熱量是Q，當電阻為2R，電流是時，在相等的時間內產生的熱量為（　?。?br/>A．4Q B．2Q C． D．
變式2-1 難度 ★★
（安慶）把兩個完全相同的電阻絲串聯后接在電壓為U的電源上，它們在時間t內產生的熱量為Q1；若把它們并聯起來接在電壓為U的電源上，在相同的時間內產生的熱量為Q2，則（　?。?br/>A．Q1：Q2=1：4 B．Q1：Q2=4：1 C．Q1：Q2=1：2 D．Q1：Q2=2：1
變式2-2 難度 ★★
如圖為“探究電流通過導體產生熱量與哪些因素有關”的實驗裝置。將阻值分別為5Ω和10Ω的電熱絲R1和R2，按如圖方式接入電壓為3V的電路中，則電流通過______（選填“R1”或“R2”）電熱絲產生的熱量多；通電l0min，R2產生的熱量是___________。
變式2-3 難度 ★★
將兩根電熱絲R1和R2串聯起來，接在如圖所示的電路中通電，若R1＞R2則（ ）
A．甲火柴先被點燃 B．乙火柴先被點燃
C．兩根火柴同時被點燃 D．無法比較
考點3 電功與電熱綜合計算
例題3 難度：★★
如圖所示的電路中，燈泡L標有“10 V 10 W”字樣，電源電壓為15 V．
（1）S1閉合、S2斷開，滑動變阻器的滑片P在R的中點位置，燈泡L恰能正常發光，求此時滑動變阻器連入電路的阻值．
（2）S1、S2都閉合，滑動變阻器的滑片P在R最右端，通電5 min，求R產生的熱量．
變式3-1 難度 ★★
把一個標有“10 V 3 W”的小燈泡和定值電阻R串聯后接在電壓為12 V的電源上（如圖所示），小燈泡恰能正常工作．通過計算回答：
（1）通過小燈泡的電流是多少？
（2）串聯在電路中的定值電阻的阻值多大？
（3）該電路工作10 s，定值電阻產生的熱量是多少？
變式3-2 難度 ★★
如圖所示是家庭常用的電熱水壺，其銘牌數據如表所示。若加熱電阻的阻值不隨溫度變化而改變，且此時的大氣壓為1標準大氣壓，則：
（1）電熱水壺正常工作時，其加熱電阻的阻值是多少歐姆？
（2）裝滿水后，壺中水的質量是多少千克？（1L=1×10-3m3）
（3）將一滿壺20℃的水在1標準大氣壓下燒開，需要吸收多少熱量？[c水=4.2×103J/（kg ℃）]
（4）不考慮熱量損失，燒開這壺水，需要多長時間？
變式3-3 難度 ★★
如圖所示，電源電壓恒定不變，電阻R1的阻值為20 Ω，滑動變阻器的最大阻值R2為40 Ω，小燈泡的額定電壓為18 V，燈絲電阻不隨溫度發生變化，閉合開關S。當開關S1、S2都斷開時，滑動變阻器的滑片P移到中點時，電流表的讀數為0.3 A；當開關S1、S2都閉合時，滑動變阻器的滑片P移到最右端時，電流表的示數為0.9 A。
（1）求電源電壓是多少。
（2）當開關S1、S2都斷開時，通電1 min，電路中產生的最大熱量是多少？
（3）小燈泡的額定功率是多少？
知識點3 電熱的利用和防止
1. 電熱的利用
（1）利用電熱的設備主要組成部分是發熱體，發熱體電阻大、熔點高。
（2）利用電熱的例子：熱水器、電飯鍋、電熨斗、電熱毯、電熱孵化器等。
2. 電熱的防止
（1）如果用電器及輸電線發熱過多，就會浪費電能、使元器件老化，甚至引發火災。因此許多情況下我們并不希望用電器的溫度過高，這時候我們就要防止電熱的產生。
（2）要減少產熱，用電器往往通過減小導體的電阻來減小發熱量；輸電導線則用導電性能好的材料、高壓輸送。
（3）防止電熱的例子：電視機外殼的散熱窗；計算機內的散熱風扇、電動機外殼的散熱片等。
考點4 電熱的利用和防止
例題4 難度：★★
如圖所示機器工作時應用電流熱效應的是（ ）
A．電熱水壺 B．電風扇
C．刷卡機 D．太陽能玩具車
變式4-1 難度 ★★
下列屬于電熱的防止的是（ ）
A．用電飯鍋煮飯
B．用電熨斗熨衣服
C．用電熱孵卵器孵小雞
D．收音機外殼加散熱窗
變式4-2 難度 ★★
小明家購買一臺電飯煲，在使用時聞到橡膠的焦糊味，用手摸其電源線發現很熱，而其他用電器仍正常工作，發生這一現象的原因可能是（　?。?br/>A．電壓太高 B．導線太粗 C．導線太短 D．導線太細
變式4-3 難度 ★★
如圖所示是一款劣質墻壁插座，由于插頭與插座接觸不牢，導致插頭連接處比別處更容易發熱，加速老化，甚至引起火災。則下列關于連接處更容易發熱的形成原因的說法正確的是（　?。?br/>A．插座沒接地線形成的
B．沒安裝空氣開關形成的
C．連接處的電流比別處大形成的
D．連接處接觸不牢電阻變大形成的

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