3.焦耳定律 知識(shí)點(diǎn) 1　探究電流的熱效應(yīng)與什么因素有關(guān) 1．如圖6－3－1所示的家用電器中，利用電流熱效應(yīng)工作的是(　　) 圖6－3－1 2．如圖6－3－2所示是“探究電流通過導(dǎo)體時(shí)產(chǎn)生熱量的多少與什么因素有關(guān)”的實(shí)驗(yàn)裝置，兩個(gè)透明容器中密閉著等量的空氣，R1＝R2＝R3，當(dāng)開關(guān)S閉合后，下列說法正確的是(　　) 圖6－3－2 A．該實(shí)驗(yàn)裝置是探究電流通過電阻時(shí)產(chǎn)生的熱量與電阻大小的關(guān)系 B．通過電阻R1和R2的電流相等 C．通電一段時(shí)間后，右邊U形管內(nèi)液面的高度差比左邊小 D．該實(shí)驗(yàn)裝置是利用U形管中液體的熱脹冷縮來反映電阻放出熱量的多少的 3．如圖6－3－3所示是小明探究“影響電流熱效應(yīng)因素”的部分實(shí)驗(yàn)裝置圖，通電一段時(shí)間后，兩段完全相同的液柱從同一高度上升到圖示位置，可知電阻________產(chǎn)生熱量多，由此可以說明：________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 圖6－3－3 4．用如圖6－3－4所示的實(shí)驗(yàn)裝置探究“電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與電阻的關(guān)系”。 圖6－3－4 (1)實(shí)驗(yàn)中通過觀察________________________來比較電流產(chǎn)生熱量的多少。 (2)為了便于比較兩種電阻絲通過電流后產(chǎn)生熱量的多少，A、B兩瓶中要裝入______________、____________的同種液體。 (3)為達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康模x用的兩電阻絲的阻值不能________。 (4)實(shí)驗(yàn)結(jié)論：________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (5)該實(shí)驗(yàn)裝置還可以研究通電時(shí)間一定時(shí)，導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與____________的關(guān)系。 知識(shí)點(diǎn) 2　焦耳定律 5．關(guān)于電流通過導(dǎo)體時(shí)產(chǎn)生的熱量，以下說法正確的是(　　) A．根據(jù)Q＝I2Rt可知，電阻越大，相同時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的熱量越多 B．根據(jù)Q＝t可知，電阻越大，相同時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的熱量越少 C．根據(jù)Q＝UIt可知，相同時(shí)間內(nèi)，電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與電阻無關(guān) D．根據(jù)Q＝I2Rt可知，在電流一定時(shí)，電阻越大，相同時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的熱量越多 6．甲、乙兩個(gè)電熱器的電阻之比為5∶4，通過的電流之比為2∶1，通電時(shí)間之比為1∶2，則電流通過甲、乙兩個(gè)電熱器產(chǎn)生的熱量之比為(　　) A．5∶2 B．5∶4 C．2∶5 D．10∶1　 7．如圖6－3－5所示是晨晨同學(xué)探究“焦耳定律”的部分實(shí)驗(yàn)裝置。已知R甲＝5 Ω，R乙＝10 Ω，在探究“電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與電阻大小的關(guān)系”時(shí)，應(yīng)將兩電阻絲________聯(lián)在電路中。若電路中的電流為0.3 A，則甲電阻絲在1 min內(nèi)產(chǎn)生的熱量為________J。 圖6－3－5 8．小剛自制了一個(gè)簡(jiǎn)易的“電驅(qū)蚊器”，其主要元件是一個(gè)阻值為1.0104 Ω的電阻，當(dāng)兩端的電壓為220 V時(shí)，流過元件的電流為__________A，工作10 min產(chǎn)生的熱量為________J。 9．電爐絲通過導(dǎo)線接到電路里，電爐絲和導(dǎo)線中通過的電流________(選填“相同”或“不同”)。電爐絲熱得發(fā)紅而導(dǎo)線卻幾乎不熱，說明電流通過導(dǎo)體時(shí)產(chǎn)生的熱量跟導(dǎo)體的________有關(guān)。 知識(shí)點(diǎn) 3　電流熱效應(yīng)的利用與危害 10．在家用電器中，電飯鍋是利用電流的________效應(yīng)來工作的；電視機(jī)的后蓋有很多孔，這是為了________。 11．將規(guī)格都是“220 V　100 W”的一臺(tái)電風(fēng)扇、一臺(tái)電視機(jī)和一把電烙鐵分別接入同一家庭電路中，通電時(shí)間相同，下列說法正確的是(　　) A．三個(gè)用電器產(chǎn)生的熱量相同 B．電風(fēng)扇產(chǎn)生的熱量最多 C．電烙鐵產(chǎn)生的熱量最多 D．電視機(jī)產(chǎn)生的熱量最多 12．將電熱絲R1和電熱絲R2串聯(lián)起來接在電路中，如圖6－3－6所示。若R1＜R2，則先被點(diǎn)燃的火柴是(　　) 圖6－3－6 A．同時(shí)被點(diǎn)燃 B．電熱絲R1上的火柴 C．電熱絲R2上的火柴 D．無法確定 13．通過電熱器的電流是0.2 A，1 min內(nèi)產(chǎn)生的熱量是432 J，則電熱器兩端的電壓是(　　) A．120 V B．60 V C．36 V D．10 V 14．某電爐絲的電阻是100 Ω，通電6分40秒，產(chǎn)生的熱量是4106 J，那么通過電爐絲的電流是(　　) A．10 A B．20 A C．1 A D．2 A 15．嚴(yán)寒冬季，我國北方哨兵腳上穿有電熱靴，靴內(nèi)加熱電路如圖6－3－7所示，電源電壓恒定，S2為三擋旋鈕開關(guān)(金屬片M可分別撥至a、b、c處)，電阻絲R1、R2規(guī)格相同且阻值不變，b為電阻絲R1的中點(diǎn)。電熱靴的低溫?fù)鯙? W，則其中溫?fù)鹾透邷負(fù)醴謩e為(　　) 圖6－3－7 A．8 W，12 W B．8 W，24 W C．12 W，18 W D．12 W，24 W 16．小明家的電飯鍋電源線壞了，他在網(wǎng)上新買了一根，使用時(shí)聞到橡膠的焦糊味，他立即拔下電源插頭，發(fā)現(xiàn)這根電源線很熱，其他用電器仍然正常工作，你認(rèn)為引起電源線過熱的原因可能是________。 A．電路的電壓過高　　B．新買的電源線過細(xì) C．新買的電源線過粗　D．新買的電源線過短 選擇理由：_____________________________________________________________。 17．某電飯鍋的工作原理如圖6－3－8所示，已知電熱絲R0＝44 Ω，R＝2156 Ω。當(dāng)開關(guān)S分別置于“1”擋和“2”擋時(shí)，________擋是保溫狀態(tài)；當(dāng)S接“2”擋時(shí)，電路中的電流大小是________A，通電100 s電路產(chǎn)生的熱量是____________J。 圖6－3－8 18．如圖6－3－9所示，電源電壓為6 V，電阻R0＝10 Ω，電流表量程為0～0.6 A，電壓表量程為0～3 V，滑動(dòng)變阻器上標(biāo)有“20 Ω　0.5 A”字樣。則當(dāng)電路中電流最小時(shí)，2 min內(nèi)電流通過電阻R0產(chǎn)生的熱量是________J；為了保證電路安全，滑動(dòng)變阻器R接入電路的最小阻值為________Ω。 圖6－3－9 19．如圖6－3－10所示是探究“電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生熱量的多少跟哪些因素有關(guān)”的實(shí)驗(yàn)電路(燒瓶、煤油質(zhì)量和玻璃管均相同)，瓶中的電阻采用金屬絲。 圖6－3－10 (1)用筆畫線代替導(dǎo)線將電路連接完整，要求滑動(dòng)變阻器滑片向左移動(dòng)時(shí)，電流表示數(shù)變小。 (2)實(shí)驗(yàn)中，通過觀察____________________來判斷電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生熱量的多少。 (3)在電流與通電時(shí)間相同的條件下，選用長(zhǎng)度和橫截面積都相同的兩種材料進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，為了使實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象最明顯，可以選用下表中的銅與________進(jìn)行對(duì)比。 長(zhǎng)1 m、橫截面積1 mm2的幾種材料的電阻(20 ℃時(shí)) 材料 銅 鋁 鎢 鎳鉻合金 電阻/Ω 0.0175 0.029 0.053 1.0 (4)要進(jìn)一步探究電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生熱量的多少與電流是否有關(guān)，可以采取的方法是：______________________________________________(允許改變?cè)恢?、更換元件等。只要求寫出一種)。 20．如圖6－3－11甲所示是一臺(tái)電熱飲水機(jī)。通過機(jī)內(nèi)溫控開關(guān)S進(jìn)行自動(dòng)控制，能實(shí)現(xiàn)加熱和保溫兩項(xiàng)功能。電路原理如圖乙所示，電源電壓恒為220 V，當(dāng)開關(guān)S接a時(shí)，電路中電流為5 A，當(dāng)開關(guān)S接b時(shí)，電路的總功率為66 W。求： (1)R1的阻值。 (2)開關(guān)S接b時(shí)，電路中的電流。 (3)該飲水機(jī)在保溫狀態(tài)下工作100 s，R2產(chǎn)生的熱量。 圖6－3－11 21．xx自貢 計(jì)算電流通過電風(fēng)扇產(chǎn)生的熱量時(shí)，下面公式選用正確的是(　　) A．UIt B.t C．I2Rt D．前面三個(gè)都可以 22．xx泰州 小明用如圖6－3－12所示裝置探究電流產(chǎn)生的熱量與電流的關(guān)系，錐形瓶?jī)?nèi)裝有200 g煤油，他先閉合開關(guān)，調(diào)節(jié)滑片P使電流表示數(shù)為0.5 A，記錄到5 min內(nèi)溫度計(jì)示數(shù)升高了5 ℃，則煤油吸收的熱量為________J；接著他調(diào)節(jié)滑片P使電流表示數(shù)發(fā)生改變，觀察并記錄________溫度計(jì)示數(shù)的變化，對(duì)比前后數(shù)據(jù)，可得出初步結(jié)論。利用該裝置還可以探究電流產(chǎn)生的熱量與________的關(guān)系。[c煤油＝2.1103 J/(kg℃)] 圖6－3－12 23．xx杭州 如圖6－3－13所示是小金研究電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)是否對(duì)小燈泡的亮度有影響的電路圖，開始小金先抓住轉(zhuǎn)軸合上開關(guān)，觀察小燈泡的亮度，接著放開轉(zhuǎn)軸讓電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，繼續(xù)觀察小燈泡亮度的變化(已知：小燈泡的電阻為R，電動(dòng)機(jī)線圈電阻為r，電源電壓為U)，由此請(qǐng)你回答： (1)在電動(dòng)機(jī)未轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，t時(shí)間內(nèi)電流在電路中產(chǎn)生的熱量為______________(填寫表達(dá)式)。 (2)在電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，電流所做的功____________(選填“大于”“等于”或“小于”)電流在電路中產(chǎn)生的熱量。 (3)小金判斷電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)后小燈泡會(huì)更亮，你認(rèn)為小金的判斷正確嗎？并根據(jù)學(xué)過的知識(shí)給以解釋。 圖6－3－13 規(guī)律總結(jié) 對(duì)于純電阻電路，電熱的計(jì)算公式Q＝W＝UIt、Q＝I2Rt和Q＝\f(U2,R)t都是適用的；但對(duì)于非純電阻電路來說，只能用公式Q＝I2Rt來計(jì)算電熱。  詳解詳析 1．A 2．C 3．R1　當(dāng)電流和通電時(shí)間相同時(shí)，電阻越大，產(chǎn)生熱量越多 4．(1)兩支溫度計(jì)的示數(shù)變化 (2)質(zhì)量相同　初溫相同 (3)相同 (4)在電流、通電時(shí)間一定時(shí)，電阻越大，電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量越多 (5)電流大小 5．D　6.A　 7．串　27　8.0.022　2904 9．相同　電阻 10．熱　散熱 11．C 12．C　[解析] 因兩電阻串聯(lián)，則通過兩電阻的電流相等，則由焦耳定律Q＝I2Rt可知，相同時(shí)間內(nèi)R2產(chǎn)生的熱量較多，則R2局部升溫較快，故R2上的火柴最先達(dá)到燃點(diǎn)。 13．C　[解析] 因?yàn)殡姛崞魇羌冸娮桦娐?，所以Q＝W＝UIt，則電熱器兩端的電壓：U＝＝＝36 V。 14．A　 15．[導(dǎo)學(xué)號(hào)：79742067]A　[解析] 因?yàn)殡娫措妷翰蛔儯?dāng)電路中的總電阻最大時(shí)，功率最小，即S2接a，R1與R2串聯(lián)時(shí)，電阻最大，功率最小，處于低溫?fù)?，此時(shí)電路中的功率為P低＝；當(dāng)S2接c時(shí)，電路中的電阻最小，功率最大，處于高溫?fù)?，此時(shí)電路中的功率為P高＝＝2P低＝12 W；當(dāng)S2接b時(shí)，處于中溫?fù)酰藭r(shí)電路中的功率為P中＝＝8 W。 16．B　電源線過細(xì)時(shí)，電阻較大，因?yàn)殡娫淳€與電飯鍋串聯(lián)，所以電流相等，由Q＝I2Rt可知，電流一定時(shí)，電阻越大，產(chǎn)生的熱量越多 17．1　5　1.1105 18．48　10　[解析] 由電路圖可知，R與R0串聯(lián)，電壓表測(cè)R0兩端的電壓，電流表測(cè)電路中的電流。 當(dāng)滑動(dòng)變阻器接入電路中的電阻最大時(shí)，電路中的電流最小，因串聯(lián)電路中總電阻等于各分電阻之和，所以電路總電阻：R總＝R最大＋R0＝20 Ω＋10 Ω＝30 Ω， 電路中的最小電流：I最小＝＝＝0.2 A， 通電時(shí)間t＝2 min＝120 s，則電流通過電阻R0產(chǎn)生的熱量：Q＝I最小2R0t＝(0.2 A)210 Ω120 s＝48 J；當(dāng)電壓表的示數(shù)U0大＝3 V時(shí)，電路中的電流最大，因串聯(lián)電路中各處的電流相等，所以，電路中的電流：I最大＝＝＝0.3 A，電路中的總電阻：R總′＝＝＝20 Ω，因?yàn)榇?lián)電路中總電阻等于各分電阻之和，所以滑動(dòng)變阻器R接入電路的最小阻值：R最?。絉總′－R0＝20 Ω－10 Ω＝10 Ω。 19．(1)圖略(將滑動(dòng)變阻器下面的B接線柱連入電路) (2)玻璃管內(nèi)液面上升的高度 (3)鎳鉻合金 (4)其他條件不變，改變滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值(其他條件不變，更換不同電壓的電源)，通電相同時(shí)間再次實(shí)驗(yàn)，進(jìn)行比較 20．[導(dǎo)學(xué)號(hào)：79742068](1)當(dāng)S接a時(shí)，只有R1工作，所以R1＝＝＝44 Ω。 (2)當(dāng)S接b時(shí)，電路中的電流：I保溫＝＝＝0.3 A。 (3)保溫時(shí)電路中的總電阻：R總＝＝ ＝ Ω，則R2＝R總—R1＝Ω－44 Ω＝ Ω，所以R2產(chǎn)生的熱量：Q＝I保溫2R2t＝(0.3 A)2 Ω100 s＝6204 J。 21．C 22．2100　相同時(shí)間內(nèi)　通電時(shí)間　[解析] 煤油的質(zhì)量m＝200 g＝0.2 kg，則煤油吸收的熱量：Q吸＝ c煤油mΔt＝2.1103 J/(kg℃)0.2 kg5 ℃＝2100 J。由控制變量法可知，要探究電流產(chǎn)生的熱量與電流的關(guān)系，應(yīng)控制電阻和通電時(shí)間相同，改變電流的大小。由圖可知，在滑動(dòng)變阻器滑片不動(dòng)的情況下，可視為定值電阻，無法改變，可以通過改變時(shí)間來探究電流產(chǎn)生的熱量與通過時(shí)間的關(guān)系。 23．(1)　(2)大于　(3)錯(cuò)誤；　電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)后，電動(dòng)機(jī)會(huì)消耗一部分能量，使得電能轉(zhuǎn)化而成的內(nèi)能減少，故燈泡的亮度會(huì)變暗。