1、第十八章 电功率第4节 焦耳定律焦耳定律1含义：电能转化成的_（电流的热效应）2焦耳定律：电流通过导体产生的热量跟电流的平方成_，跟导体的电阻成_，跟通电时间成正比。3计算公式：Q=_(适用于所有电路)对于纯电阻电路可推导出：串联电路中常用公式：Q=I2Rt，并联电路中常用公式：Q=U2t/R计算总热量常用公式Q总=_（无论用电器串联或并联）4当用电器为_时，电能全部转化成内能，W=Q，特例：电动机为_，WQ。内能 正比 正比 I2Rt Q1+Q2 纯电阻 非纯电阻串、并联电路中的焦耳定律对于纯电阻电路，电流做功消耗的电能全部转化为内能（QW），这时以下公式均成立Q=UIt，Q=t，Q=Pt；
2、对于非纯电阻电路，电能除了转化为内能，还要转化为其他形式的能量。求Q时只能用Q=I2Rt。1在串联电路和并联电路中，电流产生的总热量等于部分电热之和；Q=Q1+Q2+Q3+。2串联电路中，各部分电路的热量与其电阻成正比，即=；并联电路中，各部分电路的热量与其电阻成反比，即=。【例题】如图甲是某学校使用的电开水器，乙图是简化电路（R1、R2都是加热电阻）。当加入冷水后，开关接1位置，电开水器处于加热状态，将水烧开后，开关自动跳转到2位置，电开水器处于保湿状态，电开水器额定电压为220 V，容量为50 L，加热功率为5.5 kW。c水=4.2103 J/（kg），求：（1）R1的电阻；（2）将水箱
3、装满20 的水加热到沸腾（标准大气压下），水吸收的热量；（3）加满水烧开后，电开水器处于保温状态时，若无人接水，水每分钟放出的热量为6104 J，为保持水温不变，计算电阻R2的阻值。 学#￥科网参考答案：（1）8.8 （2）1.68107 J （3）39.6 试题解析：（1）S接1时，电路为R1的简单电路，电路中的总电阻最小，电功率最大，饮水机处于加1（2018朝阳综合）下列用电器中，主要利用电流热效应工作的是A电冰箱B电风扇C电热水器D笔记本电脑2发现通电导体产生热量与电流、电阻、通电时间关系的物理学家是A牛顿B帕斯卡C焦耳D瓦特3（2018安徽模拟）如图所示，在A、B两个容器内装有质量和温
4、度都相同的水，已知R1R2，同时通电后AA中的水先沸腾BB中的水先沸腾C两容器中的水同时沸腾D无法确定4（2018松北一模）下列电学物理量不能通过测量工具直接测量的是A电流B电压C电流通过导体产生的热量D家庭电路中电流做的功5如图是探究电流通过导体时产生热的多少与哪些因素有关的实验装置。两个密闭容器中的电阻一样大，在其中一个容器的外部，将一个电阻和这个容器内的电阻并联，通电后，观察两个U形管中液面高度的变化。实验现象表明A在电阻相同、通电时间相同的情况下，通过一个电阻的电流越大，这个电阻产生的热量越多B在电阻相同、通过电阻的电流相同的情况下，电流通过一个电阻的时间越长，这个电阻产生的热量越多C
5、在通过电阻的电流和时间都相同的情况下，电阻越大，这个电阻产生的热量越多D在通过电阻的电流和时间都相同的情况下，电阻越小，这个电阻产生的热量越多6（2018福田一模）一台电动机正常工作时线圈两端的电压为380 V，线圈电阻为2 ，线圈中电流为10 A。这台电动机正常工作1 s消耗的电能为W，产生的热量为Q，则AW=3 800 J，Q=200 JBW=3 800 J，Q=3 800 JCW=72 200 J，Q=200 JDW=72 200 J，Q=3 800 J7下列各种方法和措施中，不是为了防止电热危害的是A电脑机箱中安有电风扇B炎热夏天，连续长时间工作的电视机要停用一会儿C天气潮湿时，长期不
6、用的电器隔一段时间要通一次电D电视机的后盖上有许多散热孔8（2018无锡一模）如图所示，烧杯中盛有质量相等的纯水和煤油，通电一段时间后（液体均不沸腾），发现两只温度计示数上升得相同。不考虑热损失，则电阻R1、R2的大小关系是AR1R2BRlR2CR1=R2D无法确定9（2018柳州一模）如图是电吹风，通过用途我们可以确定组成它的电器元件。下列一定不是组成电吹风的电器元件是A电阻丝B小喇叭C开关D小电风扇10（2018宝安二模）把两根阻值相同的电热丝串联接入电路，烧开一壶水所用时间为t0，若将这两根电热丝并联接入同一电路，则烧开同一壶水所需的时间为（不计热量损失）At0Bt0Ct0D2t011（
7、2018武汉一模）如图是研究电流通过导体产生的热量与哪些因素有关的实验，下列正确的是A甲实验中两个电阻串联只是为了保证流过两个电阻电流相等B甲实验通电一段时间后，左右两侧容器内空气吸收的热量之比为1:2C乙实验是为了研究电流产生的热量与电阻的关系D乙实验通电一段时间后，左右两侧容器内空气吸收的热量之比为1:412（2018蒙自一模）电热器是利用电流的_来加热的设备，一台额定电压为220 V的电炉，电炉丝电阻为44 ，正常工作10 min，电炉丝产生的热量是_J。13一台电动机正常工作时，两端的电压为220 V，通过线圈的电流为10 A，若此线圈的电阻为2 ，那么它的电功率是_W，这台电动机1
8、min内产生的热量是_J。14（2018孟津二模）英国物理学家_通过大量的实验研究，最先精确地确定了电流产生的热量跟电流、电阻和通电时间的关系，即Q=I2Rt。为了纪念他作出的杰出贡献，人们将他的名字命名为物理量_以及热量的单位。15有许多重大火灾都是因用电线路连接处接触不良所造成的。当线路连接处接触不良时，该处的电阻将_（填“减小”、“增大”或“不变”），在该接触处就会局部过热引起升温，接触处的电阻又将随着温度的升高而_（填“减小”、“增大”或“不变”），从而形成电热的逐步积累和恶性循环，以致引发火灾；电炉丝与导线串联接到电路里，通电后电炉丝热得发红，而与之相连的导线却不怎么热，造成上述现象
9、的主要原因是_。16（2018广东模拟）如图实验装置，探究电流通过导体产生热量的多少与哪些因素有关：（1）若想探究电流产生热量的多少与电阻的关系，则应选择图中的_两个密闭容器进行实验；（2）通电时间相同时，产生热量最多的是密闭容器_中的电阻丝。（3）如果通电时间一段时间发现乙和丙U形管中液面的高度差逐渐变大，但甲中不变，则可能的原因是_。17李想为了验证“电阻和通电时间一定时，电流越大，通过导体产生的热量越多。”这一猜想，选用了如下器材：稳压电源、电流表、滑动变阻器、开关、停表各一个；装有煤油的烧瓶一个，烧瓶内电阻丝的阻值是10 ，插在瓶中的温度计量程是0100 ；导线若干。顺利完成了实验并记
10、录了实验数据如下表。 （1）李想要用如图的电路完成实验，请你用笔画线代替导线将如图连接完整。（2）实验结束后，李想为了缩短实验时间，对原实验方案稍加改动：实验器材不变，通电时间和电流的预设值不变，第一次实验煤油初温仍为20，在每完成一次实验（收集一组数据）后，不断开开关，直接把前一次实验的末温作为下一次实验的初温，再移动滑动变阻器滑片，使电流达到预设值时开始计时，20 s后记录末温指出改动后方案的一点不足（可以结合原方案的实验数据）：_。18在做“电流电流通过导体时产生的热量与什么因素有关”的实验时，盛名采用了如图甲所示的实验装置。两个透明的容器中密闭了等量的空气，U形管中液面变化反映了密闭空
11、气温度的变化。（1）利用了如图甲实验装置的目的是探究_。（2）小刚采用了如图乙所示的实验装置的目的是探究，通电相同时间，发现A玻璃管液面上升较高，由此可得出结论：在导体的_和通电时间相同的情况下，通过导体的_越大，产生的热量越多；（3）“电炉丝热得发红，而与它相连的导线却不怎么热”，这一生活现象可用上面图_（填“甲”或“乙”）的实验结论来解释。19（2018通州模拟）下列的家用电器在工作中，利用电流热效应工作的是A电风扇B笔记本电脑C电暖气D电冰箱20如图所示，AB和BC是由铝制成的长度相同、横截面积不同的两段导体，将它们串联后连入电路中，下列说法正确的是AAB段的电阻小于BC段的电阻B通电相
12、同时间，AB段消耗的电能大于BC段消耗的电能C这两段金属导体中的电流是由正电荷定向移动形成的D若将AB段材料换成铜，其他条件不变，这两段导体的总电阻将变大21（2018安徽模拟）下列实例中，为了防止电热危害的是A用电热毯取暖B高空飞行员所穿衣服里有电热保温装置C收音机、电视机的机壳上有许多小孔D孵化家禽的电热孵卵机22烧杯中装有质量为100 g的水,在其中放置一个阻值为210 的电热丝。给电热丝通过0.5 A的电流。在不计热量损失的情况下,通电1分钟c水=4.2103 J/(kg)A电热丝产生的电热为315 J,水温升高7.5 B电热丝产生的电热为3 150 J,水温升高7.5 C电热丝产生的
13、电热为315 J,水温升高75 D电热丝产生的电热为3 150 J,水温升高75 23小明在一次野炊活动中，将中间剪得较窄的口香糖锡箔纸（可看做导体）接在干电池正负两极上，如图所示，锡箔纸较窄处最先燃烧。这是因为与长度相同的锡箔纸较宽处相比，较窄处A电阻较大B电流较大C电压较小D电功率较小24下列关于如图所示实验的说法中错误的是 A该实验研究的是电流的热效应B实验中采用了控制变量法C观察实验现象可知：在其它条件相同时，电阻越大产生的热量越少D实验中是通过观察温度计示数的高低来判断电流通过导体时产生热量的多少25在家庭电路中，导线相互连接处往往比别处更容易发热，老化更快。原因是连接处A电流比别处
14、小，产生的热量多B电阻比别处大，产生的热量多C电阻比别处小，产生的热量多D电流比别处大，产生的热量多26（2018徐州校级模拟）用粗细均匀的电热丝加热烧水，通电10 min可烧开一壶水，若将电热丝对折起来使用，电源电压不变，则烧开同样一壶水的时间是A2.5 minB5 minC20 minD30 min27对焦耳定律的理解，下列说法正确的是A电流做了多少功就有多少电能转化为内能B电流通过电阻产生的热量与电流成正比C用电器两端的电压越大，产生的热量越多D通过电阻的电流越大，产生的热量不一定越多28如图所示，将三个相同的空烧瓶口分别用完全相同的气球密封，用三段阻值不同的电阻丝（R1R2R3）分别给
15、三个烧瓶中的空气加热，通电一段时间后体积变化最大的气球是AaBbCcD三个相同29丰丰同学自己设计了一个有“高”、“中”、“低”三挡火力的电火锅，其电路图如图所示，现在要使电火锅调到“高”火力挡，则开关应该置于何处A触点“1”B触点“2”C触点“3”D触点“4”30（2018江苏校级月考）关于电流通过导体时产生的热量，以下说法正确的是A根据可知，电阻越大，相同时间内产生的热量越多B根据可知，电阻越大，相同时间内产生的热量越少C根据可知，相同时间内产生的热量与电阻无关D根据可知，在电流一定时，电阻越大，相同时间内产生的热量越多31当一个电阻的阻值为R时，将它接在电路中通电一段时间，产生的热量为Q
16、。如果要使它产生的热量为2Q，下列办法中可行的是A将电压变为原来的2倍，通电时间变为原来的0.5B将电阻变为原来的2倍，通电时间变为原来的0.5C将电阻变为原来的0.5，通电时间变为原来的2倍D将电压变为原来的0.5，电阻变为原来的2倍32（2018连云港模拟）电流的热效应在日常生活中被广泛应用，但有时它也会给我们带来危害，下列情况中不属于防止电热危害的是A电视机的后盖有许多孔B家电长时间停用，隔段时间应通电一次C电动机外壳有许多散热片D电脑主板的CPU上有小风扇33随着科技的发展和人民生活水平的提高，旧的电网已越来越不适应人们生活用电的需要，为此很多地方都开始了电网改造，改造后的家庭电网大大
17、改善了生活用电的需求，下列说法正确的是A电能表的“容量”增大后，则用电器能消耗更多的电能B导线改成了更粗的铜线后，导线上的发热损失减少了C空气开关取代闸刀开关和熔断器，不仅使用方便，而且可靠性强D导线铺设在优质的塑料套管内，增加了用电的安全性34如图所示电路中，电源两端电压不变，R1、R2的阻值分别为10 和20 ，当S1、S2均闭合时电压表的示数为6 V。通过R1的电流为_A，通电1 min电流通过R1产生的热量是_J。35如图所示电路，电源电压6 V恒定不变，电阻R120 ，R260 。当只闭合S时，电流表的示数为_A；当再闭合S1时，电流表的示数为_A，电路1分钟内总共产生的热量为_J。
18、36（2018山西模拟）如图所示的装置是用来研究电流通过电阻丝产生的热量与_的关系。物理学家_做了大量的实验，最先精确地确定了电流产生的热量跟电流、电阻和通电时的关系。37（2018河北检测）采用如图所示的装置探究“电流产生的热量跟什么因素有关”，接通电源，瓶内的空气被加热后膨胀，使U形管中的液面发生变化，通过观察U形管的液面变化情况比较出瓶内电阻丝的发热多少。（1）如图所示是探究电流产生的热量跟_的关系，通电一段时间_（选填“左瓶”或“右瓶”）内的电阻丝产生的热量多。（2）让实验装置冷却到初始状态，把右瓶并联的两根电阻丝都放入瓶内，该装置是探究电流产生的热量跟_的关系。38在“探究影响电流热
19、效应的因素”的活动中，同学们根据对电暖器的观察猜想到电流通过电热器产生的热量可能与电流的大小、导体的电阻及通电时间有关.下面是同学们为验证猜测而进行的探究，请你帮他们完成相关的内容。（1）设计实验：如图甲所示，将一段电阻丝浸没在一定质量的煤油中，通电时，煤油的温度会升高。因此，可以将电阻丝产生热量的多少转换为液体温度的_来反映；（2）进行实验：将如图所示的装置按图乙接入电路，闭合开关，观测在一定时间内液体温度的变化。保持_不变，调节滑动变阻器，改变通过电阻丝的电流，进行多次实验；此过程是为了验证电流通过电阻丝产生的热量与_的关系；保持通过电阻丝的电流不变，改变通电时间，观测液体温度的变化；如图
20、丙所示，将两段阻值_（填“相等”或“不等”）的电阻丝分别装在两个相同装置中，将它们串联接入电路中，是为了控制_相等，通电一段时间，观测两个装置中液体温度的变化。（3）若要用图丙的装置探究水和煤油吸热升温的不同，需要对其中一个容器进行两点改变，一是将煤油换成水，水的_（填“质量”或“体积”）和温度与另一容器中液体相同；二是将电阻丝调换为_。39（2018梧州）物理老师给同学们做短路演示实验时，他将蓄电池、自制铜导线组成短路电路，如图所示是在实验中铜导线烧断时的情境，烧断处被烧断是因为该处一小段铜导线与其它同长度的铜导线相比，它的A电阻较大B电压较小C电流较大D电功率较小40（2018钦州）电炉工
21、作时，根据焦耳定律可知，相同时间内电炉丝产生的热量比导线多，所以电炉丝热得发红而连接电炉丝的导线不太热，其原因是A电炉丝的电阻较大B电炉丝与导线是并联的C电炉丝的横截面大D通过电炉丝的电流较大41（2018恩施）下列有关热和能的说法正确的是A对物体做功，物体内能一定增大B柴油机在压缩冲程中汽缸内空气的内能增大C晶体在熔化过程中内能保持不变D电流通过导体产生的热只与电流大小有关42（2018宜宾）下列哪位科学家最先精确地确定了电流产生热量与电流、电阻和时间的关系A牛顿B焦耳C欧姆D法拉第43（2018乐山）下列家用电器中，利用电流热效应工作的是A电风扇B洗衣机C电热水壶D电视机44（2018青岛
22、）甲、乙两个电热器的电阻之比为1:3，产生的热量之比为4:1，通电时间之比为3:1，则通过甲、乙两个电热器的电流之比为:A3:2B4:1C2:3D2:145（2018深圳）如图为“探究焦耳定律”的实验装置。两个相同的烧瓶中密封初温相同、质量相等的煤油，通电一段时间后，右侧玻璃管中液面比左侧高。下列说法正确的是A通过玻璃管中液面的高度判断电流产生热量的多少，这种方法是控制变量法B右侧电阻丝的阻值比左侧小C通过右侧电阻丝的电流比左侧小D该装置用于探究电流通过导体产生的热量多少与电阻大小的关系46（2018邵阳）将规格都是“220 V 180 W”的一台电冰箱、一台电脑和一床电热毯，分别接入同一家庭
23、电路中，若通电时间相同，则下列说法正确的是A电冰箱产生的热量最多B电脑产生的热量最多C电热毯产生的热量最多D三者产生的热量一样多47（2018大连）某建筑工地需要架设临时供电线路，实现照明和电加热功能。其简化电路如图所示，供电处电压U不变，从供电处到工地用长导线（有电阻）连接。闭合开关S1、S2时，加热器和照明灯同时工作。断开S2后与断开S2前相比较，下列说法正确的是A照明灯亮度不变B照明灯亮度变弱C单位时间内长导线上消耗的电能减少D单位时间内整个供电线路消耗的电能不变48（2018潍坊）最先精确确定电流产生的热量跟电流、电阻和通电时间关系的物理学家是A欧姆B焦耳C奥斯特D法拉第49（2018
24、深圳）如图为“探究焦耳定律”的实验装置。两个相同的烧瓶中密封初温相同、质量相等的煤油，通电一段时间后，右侧玻璃管中液面比左侧高。下列说法正确的是A通过玻璃管中液面的高度判断电流产生热量的多少，这种方法是控制变量法B右侧电阻丝的阻值比左侧小C通过右侧电阻丝的电流比左侧小D该装置用于探究电流通过导体产生的热量多少与电阻大小的关系50（2018宜昌）两个定值电阻R1、R2并联在电路中，如图甲所示，它们的电流与其两端的电压关系如图乙所示，闭合开关S，则R1，R2产生的热量之比为A2:1B1:2C4:1D1:451（2017北部湾）如图是探究“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。通电前
25、，A、B两个U形管内的液面相平，通电一定时间后，通过R1、R2的电流分别为I1、I2，则AI1I2，A管中的液面较低；BI1I2，A管中的液面较高；CI1I2，A管中的液面较低；DI1I2，A管中的液面较高；52（2018镇江）如图是研究“相同时间内导体产生的热量与_的关系”的装置。每只烧瓶中煤油质量均为200 g，电阻丝，电路中电流。通电5 min后，左侧烧瓶中的煤油温度升高了，煤油吸收的热量为_J，产生的电热为_J。53（2018营口）如图所示是一种电热暖手袋的简易电路图，当专用插头插入电源并闭合开关S时，红色指示灯L和发热体R之间的连接方式是_，电流通过发热体R会使其温度升高，这种现象叫
26、做电流的_效应。54（2018辽阳）如图所示实验装置，可用来探究通电时间相同时，电流通过导体产生的热量与_的关系。将装置接在电压为3 V的电源上，通电2 min，电流通过电阻R2产生的热量为_J。55（2018济南）如图所示，电热水壶上标有“220 V 1 800 W”，小明发现烧水过程中热水壶的发热体部分很快变热，但连接的电线却不怎么热，是因为导线的电阻比发热体的电阻_。在额定电压下，烧开一壶水用时3 min20 s，这段时间内电热水壶发热体产生的热量为_J。56（2018枣庄）如图所示，是某种电热器的电路图，电源电压220 V，R1、R2的阻值分别为11 、22 ，通过旋转扇形开关S，接触
27、不同触点，实现高、中、低三个档位的转换，电热器在低温工作时的电功率是_W，在高温档工作1 min产生的热量是_J。57（2018吉林）一只标有”8 V 0.4 A”的小灯泡，接在电源电压为12 V的电路中，为使其正常发光，应串联一个_的电阻；该电阻通电10 s所产生的热量是_ J。58（2018哈尔滨）通过110 电阻丝的电流是2 A，产生8 800 J的热量需要通电_s，这段时间电流做的功是_。59（2018成都）如图所示，电热水壶上标有“220 V 1 800 W”，小明发现烧水过程中热水壶的发热体部分很快变热，但连接的电线却不怎么热，是因为导线的电阻比发热体的电阻_。在额定电压下，烧开一
28、壶水用时3 min20 s，这段时间内电热水壶发热体产生的热量为_J。60（2017湖州）如图装置，在两相同烧瓶内装满等量煤油，瓶塞上各插入一根粗细相同的玻璃管，瓶内装入粗细、材料相同的电阻丝R甲和R乙，R甲长度大于R乙。闭合开关，经过一段时间t1后，甲玻璃管液面上升高度h甲_（填“大于”或“小于”）乙玻璃管液面上升高度h乙。断开开关，当两根玻璃管液面回到原来高度后，向右移动滑片，再闭合开关，则甲玻璃管液面上升高度h甲所需时间t2_(填“大于”或“小于”)t1。61（2017沈阳）电热水器在工作的过程中，把电能转化成_能。某电热水器的铭牌如图所示，在该电热水器中装初温为25 ，质量为60 kg的水，在额定电压下工作1 400 s，水温升高10 。则水吸收的热量是_J，电热水器消耗的电能是_J。水的比热容为4.2103J(kg)62（2018怀化）探究“电流通过导体时产生的热量与什么因素有关”的实验如图甲和乙所示，两透明容器中密封着等质量的空气，两容器中的电阻丝串联起来连接到电源两端，通电
