焦耳定律及其应用

1、焦耳定律题一：一根60欧的电阻丝接在36伏的电源上，在5分钟内共产生多少热量？题二：一台电动机正常工作时，两端的电压为220V，通过线圈的电流为10A，若此线圈的电阻为2，那么它的电功率是_W，这台电动机1min内产生的热量是_J，这台电动机的效率是_。金题精讲题一：在图所示的各种家用电器中，利用电流热效应工作的是 （ ）题二：电炉丝断了，去掉1/5后，仍然接在原来的电源两端，则在相同时间内产生的热量与原来产生的热量之比为（ ）A5 ：4 B1 ：5 C 5 ：1 D4 ：5题三：电饭锅工作时有两种状态：一种是加热状态，另一种是保温状态。如图所示为电饭锅的电路图，R1、R2为电热丝，S为温控开

2、关，A、B两点接在家庭电路上。当S闭合时，电饭锅处于加热状态，加热功率为1000W；当S断开时，电饭锅处于保温状态，保温功率为100W求：（1）电饭锅加热30s，电热丝产生的总热量是多少？（2）电热丝R1、R2的阻值之比是多少？（3）电饭锅保温30min，电热丝产生的R2产生的热量是多少？思维拓展题一：在学校创新比赛中，小亮同学设计了一个多档位的电热水器。图甲所示是他设计的电热水器的工作电路图，R1和R2是两根电热丝。他设计的旋转开关如图乙所示，旋转开关内有一块绝缘圆盘，在圆盘的边缘依次有共10个金属触点（在图乙中用“”表示，“”中标有1、2、3、4编号，编号相同的触点用导线连接）。可以绕中心

3、轴转动的开关旋钮两端各有一个金属滑片，转动开关旋钮可以将相邻的触点连接。例如，图乙中，旋钮上的箭头指向图中位置D，此时，金属滑片将1、2两触点接通，同时另一端也将3、4两触点接通。当旋钮上的箭头指向A、B、C、D不同位置时，可以实现四档加热功率。他设计的四档加热功率如下表所示：温度档位高温中温2中温1低温加热功率/W11006604402641如果要实现旋转开关沿某个方向转动时，加热功率依次递减或递增，通过计算，分析说明电热丝R1和R2的阻值应该分别为多大?旋钮上的箭头指向A、B、C、D不同位置时，分别对应哪一档加热功率？2小亮根据计算结果，借助电池组、电压表和电流表分别截取了电阻大小符合要求

4、的两根电热丝，并按电路图连接好。经检查无误后，小亮将电热器接入家庭电路，同时借助电能表和手表测量电热器在不同档位工作时实际消耗的电功率，结果发现每一档的实际功率均小于按照电热丝电阻值计算的结果，测量后发现电源电压为220V请简单解释产生这种偏差的原因。3使用中他发现水温开始升高较快，后来水温升高越来越慢，最后甚至会保持某个温度不再升高，此时水并没有沸腾。并且选择加热档位功率越小，水能够达到的最高温度越低，这是为什么？讲义参考答案重难点易错点解析题一：6480J 题二：2200 W 1.2 ×104 J 90.9%金题精讲题一：C 题二：A 题三：1、30000J； 2、9：1； 3、

5、18000J思维拓展题一：1、D：P11100W，C：P2=660W，B：P3=440W，A：P4=264W2、电热丝的电阻会随温度而变化。在借助电池组、电压表和电流表截取一定阻值的电热丝时，电热丝消耗的功率很小，一定时间内产生的热量少，故温度低，此时电阻小；当电热丝接入家庭电路工作时，消耗的电功率较大，一定时间内产生的热量多，温度升高显著，电阻变大明显：由公式PU2/R可知，此时消耗的电功率比测得的电阻计算的电功率要小一些。3、电热器在给水加热时。由于水在吸热的同时还在散热（向空气传递热量、蒸发吸热），并且随着水温的升高，水温与环境温度差增大，热传递的速度加快、水蒸发时吸热的速度也加快，导致

6、水的温度升高减慢；当散失热量与从电热丝吸收到的热量平衡时，水温就不再升高了加热功率越小，单位时间内产生的热量越少，达到上述平衡时与环境的温差越小，所以水能达到的最高温度越低。目的：综合运用电学与热学等知识实际问题。一、选择题（2015四川乐山，第13题）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( C )1题2题Aa Bb Cc D三个相同2.（2015四川自贡，第15题）将规格都是“220V 100W”的一台电风扇、一台电视机和一把电烙铁分别接入同一家庭电路中，通电时间

7、相同，下列说法正确的是 ( C )A、三个用电器产生的热量相同B、电风扇产生的热量最多 C、电烙铁产生的热量最多D、电视机产生的热量最多3.（2015湖北武汉，第19题）下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。两个透明容器中密封着等量的空气，U形管中液面高度的变化反映密闭空气温度的变化。下列说法正确的是( C)A.该实验装置是为了探究电流产生的热量与电阻的关系B.将左边容器中的电阻丝换成10的电阻丝后，就可以探究电流产生的热量与电阻的关系C.通电一段时间后，左侧U形管中液面的高度差比右侧的大D.该实验装置是利用U形管中液体的热胀冷缩来反映电阻丝放出热量

8、的多少4.（2015山东潍坊，第2题）下列图所示的家用电器中，利用电流热效应工作的是(A )5.（2015江苏盐城，第2题）下列家用电器，主要利用电流热效应工作的是（ D ）A.收音机 B.电视机 C.电风扇 D.电饭锅6.（2015湖南株洲，第1题）2014年诺贝尔物理学奖颁给了发明蓝色二极管的三位科学家，他们的这项发明实现了利用二极管呈现白光，且发光效率高。LED灯（即发光二极管）不具有的特点是( D )A亮度高B能耗低C寿命长D发热多7.（2015吉林长春，第2题）以下家用电器中利用电流热效应工作的是（ A ）A、电饭锅 B、洗衣机 C、电冰箱 D、电风扇8.（2015福建厦门，第1题）

9、如图1所示机器工作时应用电流热效应的是(A )9.（2015湖南怀化，第9题）下面生活用具中，不是利用电流热效应工作的是（ C ）电饭锅电热水壶电风扇电烤火箱二、填空题1.（2015四川成都，第22题）如图12所示，是晨晨同学探究焦耳定律的部分实验装置。己知R甲=5,R乙=10，在探究电流通过导体产生的热量与电阻大小的关系时，应将两电阻丝联在电路。若电路中的电流为0.3A，则甲电阻丝在I min内产生的热量为 J。1题2题【答案】串 272.（2015上海，第12题）某导体两端的电压为6伏，10秒内通过该导体横截面的电荷量为6库，通过该导体的电流为安，这段时间内电流做功为焦，该导体的电阻为欧。

10、答案：0.6 36 103.（2015湖北襄阳，第28题）电热器是利用电流的_工作的；在电饭锅、电熨斗、电风扇中，不属于电热器的是_。 答案：热效应 电风扇4.（2015山东聊城，第19题）如图是研究“电流通过导体产生的热量和什么因素有关”的实验，通电一段时间后，由现象可判断电阻 产生的热量较多在此实验中用到的物理科学方法是 （写出一种即可）【答案】R2（或10） 转换法（控制变量法；放大法）5.（2015四川广安，第15题）图6是在一定温度下，甲乙两个电阻的电流与电压的关系图像。根据图像可得 ；若将甲、乙串联后接在同一电路上，产生的热量 = 。答案：14，146.（2015黑龙江齐齐哈尔，第

11、23题）如图是电饭锅内部简化电路图，已知R0=55，R1=1045，当S接“1”时，电饭锅正常工作电路中电流是 A；当S接“2”时，通电1min产生的热量是 J。6题 5题【答案】0.2 528007.（2015四川眉山，第55题）55.电动机在工作时会产生大量的热，因此利用油对电动机降温。已知电动机正常工作的电压为220V，电阻为5，通过的电流为10A，则5min内电动机产生的热量为 J；产生热量的80%被油吸收，这些热量可以使质量为4kg的油温度上升 。（）答案： 158.（2015黑龙江龙东，第23题）如图，是小谢同学探究“电流通过导体时产生的热量与 的关系”的实验装置，此实验采用的探究

12、方法有 。（答出一种即可）【答案】电阻 控制变量法 (转换法)三、实验探究题1.（2015福建福州，第30（2）题）他想设计一个电路探究电流产生的热量与电流和电阻的关系。提供的器材是：图22所示的三个插有温度计的相同玻璃瓶（瓶内装有质量、温度相同的煤油，三根电阻丝的电阻大小关系为：R甲R乙R丙），还有一个滑动变阻器，一个单刀单掷开关，一个单刀双掷开关（符号），电源以及若干导线。 本实验中通过观察_比较电流产生的热量多少。 请你选择合适的器材，设计一个不能拆装且合理的实验电路，在虚线框内画出实验电路图，并标出选择的电阻。温度计示数 如答图5或答图6（其他答案合理即可）2.（2015广东省，第16

13、（3）题）用题16-4图所示的装置做“探究电流相同时，通过导体产生的热量与电阻大小的关系”的实验。（甲、乙是完全相同的密闭容器。闭合开关前，A、B两U形管内液面相平）由于电流产生的热量不易直接测量，因此在实验中是通过观察U形管中液面的 来显示甲、乙容器内空气温度的变化，这里采用了 的探究方法。通过对比观察， （选填“甲”、“乙”）容器中导体的电阻产生的热量较多。由此可知，在电流强度和通电时间相同时，电阻越 ，导体产生的热量越多。【答案】高度差 转换法 乙 大3.（2015北京，第37题）如图19所示，实验桌上有两个完全相同的烧瓶，烧瓶内装有质量相等，初温相同的煤油，完全相同的温度计，烧瓶内还分

14、别装有阻值为10的电阻丝R1和阻值为5的电阻丝R2。实验桌上还有满足实验要求的电源、电阻箱和开关各一个，电流表和停表各一块，导线若干。小新利用上述实验器材证明“电流通过电阻产生的热量跟电阻阻值大小有关”。小新的主要实验过程如下： 将电阻箱、电流表及图19所示的装置甲等电路元件串联接入电路中，将电阻箱的阻值调为5。 闭合开关，同时按下停表开始计时，记录电流表的示数为0.3A，通电时间为2min时，停止计时，记录此时温度计的示数40，断开开关。 用图19所示的装置乙替换电路中的装置甲，将电阻箱的阻值调为10，闭合开关，同时按下停表开始计时，观察电流表示数仍未0.3A，当温度计示数为40时，停止计时

15、，读出通电时间5min，记录数据，断开开关。于是小新认为“电流表通过电阻产生的热量跟电阻阻值大小有关”。请根据以上叙述回答下列问题：1小新实验过程中存在的问题： 2请你针尖对小新实验过程汇总存在的问题，写出改进措施： 【答案】（1）没有控制时间一定；（2）加热相同的时间，观察温度计示数变化4.（2015辽宁大连，第32题）小明猜想电流通过导体产生的热量与电流、电阻和通电时间有关。为了探究“电流通过导体产生的热量与电流是否有关”，所用的器材有：稳压电源、电流表、滑动变阻器、开关、停表各一个；绝热的塑料盒一个，盒内密封着空气，盒内的电阻丝的阻值是10，插在盒中的温度计量程是0100；导线若干。（1

16、）用笔画线代替导线，将图16中的电路连接完整。（2）记录实验数据的表格如下表。实验次数通电时间t/s电阻R/电流I/A盒内空气的初温t0/盒内空气的末温t/盒内空气升高的温度t/热量Q120100.2203212小20.3204727中30.4206949大分析表中的数据，得到的探究结论是： 。从表格中提取的能得出该结论的信息是： 。（3）实验结束后，小明为了缩短实验时间，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，在每完成一次实验（收集一组数据）后，不断开开关，也不打开勇气孔，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，2

17、0s后记录末温指出改动后方案的两点不足（可以结合原方案的实验数据）； 。 【答案】(1)如图(1分)，(2)电流通过导体产生的热量与电流有关。(1分)， 通电时间和导体的电阻一定，电流变化，导体产生的热量也变化.(1分)(3)改动后导致第三次实验的末温超过了温度计的最大量程,， 无法完成第三次实验.(1分)， 改动后，前一饮实验的末温并不是下一次实验的初温，所以初温、 记录有误。四、计算题1（2015重庆A卷，第18题）如图15所示，电源电压不变。电阻R1的阻值为20，R2的阻值为30，闭合开关S，电流表的示数为0.3A，求：（1）电源电压U；（2）通电100s电流通过电阻R2产生的热量。答案

18、：（1）6V （2）1202.（2015年山东济南，第44题）把一个标有“10V 3W” 的小灯泡和定值电阻R串联后接在电压为12V的电源上(如图所示).小灯泡恰能正常工作。通过计算回答:(1)通过小灯泡的电流是多少? (2)串联在电路中的定值电阻的阻值多大?(3)该电路工作10s定值电阻产生的热量是多少?答案：（1）0.3A （2） （3）3.（2015湖南岳阳，第23题）一电热饮水机。通过机内温控开关S进行自动控制。实像加热和保温两种功能。电路原理如图乙所示。电源电压恒为220V，当开关S接a时，电路中电流为5A，当开关S接b时，电路消耗的功率为66W。求：（1）R1的阻值；（2）开关S接b时，电路中电流。（3）该饮水机在保温状态工作100S，R2产生的热量。【答案