18.4 焦耳定律（原卷版）.docx

更多资料添加微信号：DEM2008 淘宝搜索店铺：优尖升教育 网址： 第十八章 电功率 18.4 焦耳定律 一、学习目标 1．通过看书和讨论知道电流热效应并会进行简单计算； 2．会用控制变量法研究影响电热的几个因素； 3．通过实验认识到电热的应用及其危害。 二、学习过程 一）、知识点梳理 知识要点 一 电流的热效应 电流通过导体时电能转化成 能，这种现象叫作电流的热效应。 知识要点 二 典型探究——探究电流热效应的影响因素 1.探究一——探究电流通过导体时产生热量的多少跟电阻大小的关系。 设计 目的 探究电流通过导体时产生热量的多少跟电阻大小的关系 探究装置 探究方法：转换法，探制变量法 探究方法 两容器中的不同阻值的电阻丝串联起来接到电源两端，通过两段电阻丝的电流 。通电一定时间后，比较两个U形管中 的变化。 探究结论 在 相同、 相同的情况下，电阻越大，这个电阻产生的热量越 。 2、探究二----探究电流通过导体产生热量的多少跟电流大小的关系。 设计 目的 探究电流通过导体时产生热量的多少跟电流小的关系 探究装置 探究方法：转换法，探制变量法 探究方法 两个密闭容器中的电阻的阻值一样大，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，因此通过两容器中的电阻的电流 。在通电时间相同的情阅下观察两个U形管中 的变化 探究结论 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 。 知识要点三 焦耳定律 电流通过导体产生的热量跟电流的 成正比，跟导体的 成正比，跟 成正比。这个规律叫作焦耳定律。公式： 。 Q -----热量-----焦耳（J）； I-----电流----安培（A）； R-----电阻----欧姆（Ω）； t-----时间-----秒 （S） 注意：对于纯电阻电路，电流做功消耗的电能 转化为内能（即Q=W），这时能下公式均成立：Q=pt=I2Rt=uIt=u2Rt; 对于非纯电阻电路，电能除了转化为内能，还要转化为 的能量，求Q时只能用公式 。 二）、例题 练习 例1 图中所示的用电器中，利用电流热效应工作的是（　　） A．计算器 B．电饭煲 C．电风扇 D．电视机 练1.1 下列用电器中，利用电流热效应工作的是（　　） A．电暖气 B．洗衣机 C．电视机 D．笔记本电脑 练1.2 陈老师开着极暗的电灯在密闭的暗室内冲洗相片，由于暗室内太热，他又打开电风扇。假设房间与外界绝热良好，风扇持续工作一段时间后，则挂在房间的温度计的示数会（　　） A．升高 B．降低 C．不变 D．降低或不变 练1.3 下列家用电器中，利用电流热效应工作的是（　　） A．电熨斗 B．吸尘器 C．榨汁机 D．电视机 例2 焦耳定律的内容为：电流通过导体产生的热量跟______的二次方成正比，跟导体的电阻成正比，跟______成正比。 练2.1 如图所示，是物理兴趣小组发明的泡沫切割器，主要由输出电压为3V的电源和阻值为的电热丝构成。则该切割器在正常工作时通过电热丝的电流是______A，电热丝1min时间内放出的热量是______J。 练2.2 若电视机、电烙铁和电风扇上都标有“220V，60W”的字样，它们都在额定电压下工作相同的时间，则三个用电器产生的热量是（　　） A．电烙铁最多 B．电视机最多 C．电风扇最多 D．一样多 练2.3 如图所示，这是“探究电流通过导体产生的热量与_______的关系”的实验装置。若通过电路的电流为0.6A，通电5min右侧发热电阻产生的热量为_______J。 练2.4 如图所示，电源电压不变，先闭合开关S1，电流表示数为0.5A， 再闭合开关S2，电流表示数增加了0.3 A，则R1、R2两端电压之比为___________，R1、R2电阻值之比为___________，若电阻R2=5Ω，通电1min 电阻R1产生的热量为___________J。 练2.5 某电风扇电阻为50Ω，当它接在220V的电路时，电流为0.2A，则正常工作100s产生的热量________J，此时电风扇将电能转化为机械能的效率是________。 练2.6 直流电动机两端的电压为5V，通过它的电流为1A，电动机线圈的电阻为0.5Ω，则工作10s钟消耗的电能为________J，产生的热量是________J，转化为机械能的是_________J。 练2.7 如图所示，是研究“在相同时间内电流通过导体产生的热量与______的关系”的实验装置。若电阻丝R甲=5Ω，R乙=10Ω，通过电路中的电流为0.5A，则乙电阻丝在2min内产生的热量是_________J。 练2.8 电饭煲、电水壶和电熨斗分别标有“220V 1000V”、“220V 1800W”和“220V 500W”的字样，它们各自正常工作相同时间，______（选填“电饭煲”、“电水壶”或“电熨斗”）产生的热量最多，标有“220V 1000W”的电饭煲正常工作0.3h，电流所做的功为______kW·h。 练2.9 如图所示的电路中，电阻R1的阻值为8Ω，当开关闭合后，电压表V1的示数为4V，V2的示数为2V，通过电阻R1的电流为______A，电路在1min内产生的热量是______J。 例3 如图所示，灯泡L上标有“6V 6W”字样（不计灯丝电阻的变化）电源电压6V且保持不变，定值电阻R=4Ω。只闭合开关S1和S3，电阻R在100s产生的热量是______J；电路在工作状态下整个电路消耗的最小功率是______W。 练3.1 小力利用如图所示的装置探究电阻产生的热量与电流的关系，已知定值电阻，经过相同的时间，左边U形管液面高度差比右边U形管液面高度差_______（选填“大”或“小”）；若通过R1的电流为，通电时间为20S时，则R2产生的电热为 _______。 例4 小明用如图甲和图乙所示的实验装置分别探究“电流通过导体产生的热量与电阻、电流的关系” （1）如图甲为了便于比较两种电阻丝通过电流后产生热量的多少，甲乙两瓶中要装入相同的初温和______相等的煤油； （2）如图甲所示实验中通过______示数的变化，来比较电流产生的热量的多少； （3）如图乙所示实验所用的方法是______（填“控制变量”或“等效替代”） （4）用如图乙所示的实验装置探究，得到的结论是：______。 练4.1 如图是探究电流通过导体时产生热量的实验，甲、乙两套装置中各有两个相同的透明容器，其中密封着等量的空气和一段电阻丝（阻值在图中已标出），U 形管中装有等量的液体，接通电源，观察现象。 （1）实验中通过观察_______的变化来比较导体所产生热量的多少，在研究许多物理问题时都会用到这种方法，下列研究实例采用的研究方法与此相同的是______。 A．探究电流与电阻的关系 B．用铁屑显示磁体周围磁场分布 C．类比水流学习电流 D．研究磁场时，引入磁感线 （2）用甲装置进行实验时，通过控制通电时间和电路中的______不变，来研究导体产生热量与电阻的关系。 （3）在乙装置中，C、D 透明容器中产生热量较多的是_______容器。 练4.2 小婷利用如图所示的装置探究“电流产生热量与哪些因素有关。”实验材料完好，她把甲、乙两容器中电阻串联起来接到电源两端。 （1）通电一段时间后，________容器中U型管中液面高度差大一些，由此可以得出：电流通过导体时产生的热量与________有关。 （2）在探究电热与电流的关系时，不改变电路连接情况下小婷又利用了如图丙所示的装置完成实验。她已将B、E两个接线柱用导线连接，你认为还应该将________两个接线柱用导线连接起来，通过观察________两个容器得到实验结论。 （3）在步骤（2）的基础上，小明将导线BE的B接线柱改接在A，此时甲和丙两容器中电阻产生热量之比为________。 练4.3 如图所示，这是“探究电流产生的热量与哪些因素有关”的实验装置。甲、乙烧瓶内装有质量和初温完全相同的煤油，相同的温度计，阻值分别为R1、R2的电阻丝（R1<R2）。 （1）实验中通过_______来反映电流产生热量的多少； （2）通电一定时间后，发现乙瓶中的温度计示数更高，由此得出的实验结论是电流相等。通电时间相同时，________越大，电流产生的热量越多。 练4.4 用如图所示的实验装置探究“电流通过导体产生的热量与电阻的关系”。 （1）该实验方案是通过观察两只温度计示数的___________来比较电流产生热量的多少。 （2）为了便于比较两种电阻丝通过电流后产生热量的多少，甲乙两瓶中要装入初温相同、___________的同种液体。 （3）实验结是：在_________、通电时间一定时，电阻越大，产生的热量___________。 练4.5 实际生活中，用电器接通电源后，都伴有热量的产生，小明在“探究电流通过导体产生热量的多少与什么因素有关”时，采用了如图所示的实验装置，其中a、b、c、d四个相同的容器密闭着等量空气并与U形管紧密相连，实验前U形管两端液面相平，将1、2和3、4导线分别接到电源两端。 （1）在实验过程中，通过观察U形管中______的变化来比较电流通过电阻丝产生热量的多少； （2）图甲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； （3）图乙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； （4）综合分析图甲、乙两装置的实验现象，可以得出的结论是：______。 练4.6 在“探究电流产生的热量与哪些因素有关”的实验中：实验装置如图，两烧瓶中煤油的质量和初温相同，电阻丝R1>R2。 （1）实验装置中，两电阻丝是______联的；实验目的是探究电流产生的热量与______的关系； （2）闭合开关，通电一会儿，观察到甲瓶中的温度计的示数较乙的高，说明电阻丝______（选填“R1”或“R2”）产生的热量较多； （3）本实验的结论是：在______和通电时间相同时，导体电阻越大，电流产生的热量______。 （3） 已知电阻丝R1>R2，因通过两电阻丝的电流相同，结合[3]，可得出本实验的结论是：在电流大小和通电时间相同时，导体电阻越大，电流产生的热量越多。 练4.7 用如图所示的装置探究“电流通过导体产生的热量与什么因素有关”。A、B 两个相同烧瓶内装有等质量的煤油。 （1）实验过程中，通过观察_________比较电阻丝产生热量。为达到实验目的，选用的电阻丝 R1与 R2的阻值应___________。通过 R1的电流___________通过R2的电流。 （2）与上述实验采用的两种物理研究方法不同的是___________。 A． 探究物体受到几个力作用，引入了合力的概念 B． 探究压力的作用效果，可通过观察海绵的凹陷程度 C．探究电流与电压的关系，必须保持电阻一定 例5 养生壶是大家非常喜欢的小电器，有加热、保温等功能，接在220V的家庭电路中使用，如图所示；图是养生壶的加热水槽部分工作原理电路图，S是一个温控开关，R1为电加热丝，阻值为88Ω，当处于加热状态时，水被迅速加热，达到预定温度后，S自动切换到另一位置，处于保温状态且保温时加热丝的功率为88W；不考虑温度对电阻的影响，且不计指示灯的阻值（A、B是两种不同颜色的指示灯，红灯亮表示加热状态，绿灯亮表示保温状态）；求： （1）分析说明A、B哪个是红灯，哪个是绿灯； （2）该养生壶的加热功率； （3）电阻R2的阻值及养生壶处于保温状态时R2在2min内产生的热量。 练5.1 （1）如图所示为国庆70周年阅兵中首次亮相的ZTQ-15式轻型坦克，它能适应水网地带、山地、高原等环境恶劣地区作战。据网络消息，该型坦克重，每条履带与地面的接触面积约。求该轻型坦克对水平地面的压强。 （2）小亮家新买了一辆汽车，车上的座椅垫具有电加热功能，如图甲所示。通过观察和研究，他了解到该座椅垫有“高温”、“低温”和“关”三个档位，“高温”档功率为，“低温”档功率为。该座椅垫加热部分的电路简图如图乙所示，电源电压为，S为档位切换开关，和为电热丝。 当座椅垫处于“高温”档加热时，通过计算回答： ①通过座椅垫的电流是多少安？ ②电热丝的阻值是多少欧？ ③座椅垫工作产生的热量是多少焦？ 　　 练5.2 如图所示是某型号的浴室防雾镜，其背面粘贴有等大的电热膜；使用时，镜面受热，水蒸气无法凝结其上，便于成像，下列表格是该防雾镜的相关数据；经测试获知，在﹣10℃环境下，使平面镜的平均温度升高40℃，需使电热膜正常工作400s，求在此过程中： （1）镜面玻璃吸收的热量Q1； （2）电热膜正常工作产生的热量Q2； （3）电热膜给平面镜的加热效率η。 镜子面积S 110dm2 镜子质量m 1.1kg 额定电压U 220V 额定功率P0 1W/dm2 镜面玻璃比热容c 0.75×103J/（kg•℃） 练5.3 如图所示是额定电压为220V的理发用电吹风的典型电路，其中电热丝通电后可以发热，电动机通电后可以送风，且电动机的额定功率为110W。 （1）若电吹风在额定电压下工作，送冷风时，通过电动机的电流是多少？ （2）若电吹风在额定电压下工作，送热风时电路消耗的总功率为550W，则通过电热丝的电流是多少？电热丝R的阻值应为多大？ （3）通电5分钟，电热丝产生的热量是多少？ 练5.4 在测量小灯泡电功率的实验中，电路如图甲所示，电源电压恒为4V，小灯泡标有“2.5V”字样，滑动变阻器规格为“50Ω 1A”，实验得到小灯泡的I-Ｕ图像如图乙所示。求： （1）小灯泡的额定功率； （2）小灯泡正常发光时，滑动变阻器R接入电路的阻值； （3）当小灯泡消耗的功率为0.2W时，通电1min，滑动变阻器R产生的热量。 练5.5 如图所示，是某电饭锅的简化电路图。R1、R2都是发热体，S为调温开关。R1的电阻是484Ω，电源电压为220V。开关S接1、2时，为保温状态；开关S接2、3时，为加热状态，加热功率为900W。试求： （1）保温时，电饭锅的功率是多少？ （2）加热时，的电阻是多少？ （3）加热时，电饭锅工作产生的热量是多少？ 更多资料添加微信号：DEM2008 淘宝搜索店铺：优尖升教育 网址：