第四节2课时焦耳定律

第四节科学探究：电流的热效应第2课时焦耳定律典型例题精析

知识点1焦耳定律例1一台电炉通电后电炉丝热得发红，与电炉丝连接的导线却不怎么热，这台电炉的额定电压为220V，额定功率为1100W，与电炉丝连接的导线的电阻为0．1Ω，电炉正常工作10min，通过导线的电流为

A，导线上产生的热量是

J。515001．热熔胶在室温下为固体，加热变为较强黏性的液体，冷却后，将物体牢牢地粘在一起，如图16-4-11是热熔胶枪的外形，在枪嘴内有电热丝。电热丝的电阻是1000Ω，通过的电流是0．2A时，1min产生的热量是

J。变式练习24002．电脑的中央运算器简称CPU，是电脑的心脏，决定着电脑的运算速度，它由主板供电，运算速度可认为由电流大小决定，同时自己要发热，电脑爱好者喜欢“超频”来提高CPU运算速度，“超频”方法之一就是通过改变主板上“跳线”来提高CPU核心电压。 (1)如图16-4-12为主板上一跳线装置，其中CPU正常工作时应短接“2、3”，某人超频需要改接这一跳线，则应短接哪两个接线柱？解：(1)由电路图可知，短接2、3时，电阻R与CPU串联，电路电阻较大，电流较小，短接1、2时，CPU直接接在电源两端，电路电阻较小，电路电流较大，运算速度变大，由此可见，跳线时，应短接1、2。 (2)现有一CPU正常工作时电压为1．5V，电流为 2mA，超频后电压提高到2V，若把CPU看作纯电阻，“超频”后CPU每分钟多产生多少热量？(2)CPU的电阻超频后电压U′=2V，电路电流超频后CPU每分钟多产生的热量：

ΔQ=Q2-Q1=I′2RCPUt-I2RCPUt=(0．0027A)2×750Ω×60s-(0．002A)2

×750Ω×60s≈0．1481J。答：(1)某人超频需要改接这一跳线，则应短接1、2两个接线柱。(2)“超频”后CPU每分钟多产生0．1481J的热量。典型例题精析知识点2焦耳定律的应用例2据报道，某乡村进行电网改造，经测算，有一条线路应采用截面积为2．5mm2的铝芯线，电工在实际安装时却采用了1．5mm2的铝芯线，结果酿成一场火灾。分析火灾的原因其实很简单：就是电工安装的导线与测算应采用的导线相比，

较大，根据

定律可知，导线上产生的热量也较多。导致导线的绝缘皮烧坏，最终引发了火灾。电阻焦耳3．冬天，家里使用电烤火炉取暖时，电炉丝已经热得发红，而连接电烤火炉的导线却不怎么热，这主要是因为( ) A．导线的绝缘皮隔热

B．导线的电阻远小于电炉丝的电阻

C．导线的电阻远大于电炉丝的电阻

D．通过导线的电流小于通过电炉丝的电流变式练习B4．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

(选填“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

(选填“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。增大增大1．家用洗衣机的主要部件就是电动机，若一个洗衣机在220V电路中正常工作时通过的电流为2A，如果电动机线圈电阻为4Ω，则每分钟产生的热量为( ) A．26400J B．726000J C．960J D．440J基础过关精练C2．小明家的电饭锅电源线坏了，他在网上新买了一根，使用时闻到橡胶的焦煳味，他立即拔下电源插头，发现这根电源线很热，其他用电器仍然正常工作，你认为引起电源线过热的原因可能是( ) A．电路的电压过高 B．新买的电源线过短 C．新买的电源线过粗 D．新买的电源线过细D3．如图16-4-13所示，将两根电阻丝R1、R2分别插入甲、乙两瓶等量煤油中，串联接入电路，R1∶R2=2∶3。通电一段时间后，R1、R2产生的热量之比为( ) A．3∶2 B．2∶3 C．4∶9 D．9∶4B4．(2016乌鲁木齐)某同学为了估测一个铭牌缺失的家用电热水壶(如图16-4-14)正常工作时的电阻，将壶中装入1kg25℃的自来水，按下开关后3min水被烧开。则该电热水壶正常工作时的电阻约为[水的比热容为4．2×103J/(kg·℃)]( ) A．3Ω

B．30Ω

C．300Ω

D．3000ΩB5．一台线圈电阻为0．3Ω电动机，接在12V的电源上时，通过电动机的电流为0．5A，在2min内电流产生的热量是

J。6．将阻值为R甲=40Ω和R乙=10Ω的两个电阻串联后接在电源上，相同时间内，两电阻中产生热量较多的是

。若将两电阻并联后接在4V的电源上，1min内两电阻产生的总热量为

J。9R甲(或甲)1207．某电饭锅内有R0=44Ω、R=2156Ω的两根电热丝，将它接入如图16-4-15电路，当S分别置于“1”挡和“2”挡时，“

”挡是保温状态，当S接“2”挡时，电路中的电流大小是

，通电100s电路产生的热量是

J。15A1．1×105

8．(2016盘锦)如图16-4-16所示，电源电压12V，R1=10Ω，R3=50Ω。

(1)只闭合开关S2，1min内R3产生的热量是多少？解：(1)当只闭合开关S2时，R1和R3串联，电路中的总电阻：R总=R1+R3=10Ω+50Ω=60Ω，电路中的电流：R3产生的热量：Q=I2R3t=(0.2A)2×50Ω×60s=120J。答：只闭合开关S2，1min内R3产生的热量是120J。 (2)只闭合开关S3，R1的功率是1.6W，R2的阻值是多少？(2)当只闭合开关S3时，R1和R2串联，由P=I2R得，电路中的电流：电路的总电阻：电阻R2的阻值：R2=R′总-R1=30Ω-10Ω=20Ω。答：只闭合开关S3，R1的功率是1.6W，R2的阻值是20Ω。 (3)同时闭合开关S1、S2、S3，电流表的示数是多少？(3)当同时闭合开关S1、S2、S3

时，R1被短路，R2和R3并联，电流表测干路中的电流，通过R2的电流：通过R3的电流：干路中的电流：I1=I2+I3=0.6A+0.24A=0.84A，即电流表的示数为0.84A。答：同时闭合开关S1、S2、S3

，电流表的示数是0.84A。9．如图16-4-17所示电路中，已知R1＞R2，闭合开关S后( ) A．电流通过R1、R2产生的热量Q1＜Q2 B．通过R1、R2的电流I1＞I2 C．R1、R2两端的电压U1＞U2 D．R1、R2消耗的电功率P1＞P2能力提升演练A10．如图16-4-18是两定值电阻RA

和RB

中的电流与其两端电压的关系，若将两电阻并联在电压为2V的电路中，干路上电流为

A，通电相同时间，RA

、RB

产生的热量之比QA∶QB=

。0．62∶111．如图16-4-19所示是探究小组在科技节上设计的保温箱的简易图，图中L是温度传感器，电阻不计，作用相当于一个开关，当温度高于某一设定值时，传感器发出信号，电源断开，停止加热；当温度低于某一设定值时，传感器发出信号，接通电源加热，从而使箱内的温度保持在一定范围

内。将温度传感器L和一

段阻值为32Ω的电热丝接

入电源电压恒为24V的电

路中(假设电热丝阻值不随温度变化)。 (1)保温箱的外壳要选用的材料是

(选填“热的不良导体”或“热的良导体”)； (2)电路工作时，通过电热丝的电流是

A；电热丝工作1min消耗电能

J； (3)为了保证某种菌种的培养，保温箱的发热功率需调整为12W，在不改变电源电压和原电热丝的情况下，应在箱内

(选填“串”或“并”)联一段阻值为

Ω的电热丝。热的不良导体0．751080串1612．如图16-4-20所示的是实验中学物理课外活动小组自制的电热暖手器的电路原理图。电源电压恒为8V，S为单刀三掷开关，发热体的电阻分别是R1=2Ω，R2=1Ω，R3=5Ω。问： (1)该电热暖手器工作时的最小电流是多少？拓展探究训练解：(1)当开关接“3”时，电阻