专题18.4焦耳定律（原卷版）-1

第十八章电功率专题18.4焦耳定律一、学习目标1.能通过生活实例，认识电流的热效应。2.能在实验的基础上引出焦耳定律，会用焦耳定律进行计算。3.通过学习电热的利用和防止，学会辩证的看问题。二、课标要求通过实验探究，并了解焦耳定律，用焦耳定律说明生产、生活中的一些现象。知识点1：电流的热效应电流通过导体时电能转化成热量的现象叫电流的热效应。电流和通电时间相同时，电阻越大，导体产生的热量越多。（3）电阻和通电时间相同时，电流越大，导体产生的热量越多。知识点2：探究电流通过导体产生的热量跟那些因素有关的实验【实验目的】研究电流通过导体产生的热量跟那些因素有关？【实验方法】控制变量法，转换法。【实验原理】根据煤油在玻璃管里（温度计示数变化）上升的高度来判断电流通过电阻丝通电产生电热的多少。【实验器材】密闭容器两个、U形管两个、导线若干、不同阻值电阻丝若干、电源。【实验步骤】图1图2=1\*GB3①电流产生的热量与电阻的关系如图1所示，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。两个密闭容器中都有一段电阻丝，右边容器中的电阻比较大。两容器中的电阻丝串联起来接到电源两端，通过两段电阻丝的电流相同。通电一定时间后，比较两个U形管中液面高度的变化。你看到的现象说明了什么?【实验结论】在电流相同、通电时间相同的情况下，电阻越大，这个电阻产生的热量越多。=2\*GB3②电流产生的热量与电流大小的关系如图2所示，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，因此通过两容器中电阻的电流不同。在通电时间相同的情况下，观察两个U形管中液面高度的变化。你看到的现象说明了什么?【实验结论】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多。知识点3：焦耳定律1.内容：电流通过导体产生的热量跟电流的平方成正比，跟导体的电阻成正比，跟通电时间成正比。2.公式：Q=I2Rt（式中单位Q→焦、I→安(A)、R→欧(Ω)、t→秒）3．当电流通过导体做的功(W)全部用来产生热量(Q)，则有W=Q，可用电功公式来计算Q。（如电热器，电阻就是这样的）4.当发电厂电功率一定，送电电压与送电电流成反比，输电时电压越高，电流就越小。此时因为输电线路上有电阻，根据P=I2R可知，电流越小时，在电线上消耗的电能就会越少。所以电厂在输电时增大送电电压，减少电能在输电线路上的损失。【例题1】如图是探究电流通过导体时产生热量的多少跟什么因素有关的实验装置。甲、乙是完全相同的密闭容器，里面密封着等量的空气，U形管中液面高度的变化反映密闭空气温度的变化，闭合开关前，A、B两U形管内液面相平。(1)实验中，乙容器外部的电阻的作用是为了使左右容器内导体的______不相等；(2)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形管中液面高度的变化来显示甲、乙容器内空气温度的变化，这里采用的物理研究方法是______；(3)通过对比观察，______（选填“甲”或“乙”）容器中导体的电阻产生的热量较多。由此可知，在电阻和通电时间相同时，电流越______导体产生的热量越多。【例题2】如图所示，电源电压不变，R2=30Ω，R3=10Ω．只闭合S1，电流表Ⓐ示数为0.2A，电压表Ⓥ示数为4.0V，则电源电压为V．闭合S1、S2、S3，电流表A1、A2示数之比为，通电lmin电阻R1产生的热量为J。一、选择题1.如图所示，最先确定电流产生的热量与哪些因素有关的物理学家是（）2.在如图所示的电路中，闭合开关S，电源电压恒为6V，电流表的示数为0.5A，电压表V2的示数为4V。当把滑动变阻器的滑片移至最右端时，电流表的示数为0.3A。则下列结论正确的是（）A.R1的阻值为4ΩB.滑动变阻器的最大电阻值为160ΩC.电路消耗的最小总功率为0.18WD.当滑动变阻器的滑片移至最左端时，在10min内电流通过R1产生的焦耳热为5.4×104J二、填空题1.电流通过导体产生的热量跟电流的平方成正比，跟导体的电阻成正比，跟通电时间成正比。公式：_____.当发电厂电功率一定，送电电压与送电电流成反比，输电时电压越高，电流就越小。此时因为输电线路上有电阻，所以电厂在输电时增大送电电压，____电能在输电线路上的损失。2.电炉丝通过导线接到电路里，通过电炉丝和导线的电流大小________，由于电炉丝的电阻比导线的电阻大，导致电炉丝产生的热量比导线产生的热量________。3．用图示装置探究“影响电热的因素”，A、B、C为三根相同的电阻丝。以A、B为研究对象，该实验探究的是在不变时电热与的关系；若将C也置于右侧容器中，这时B、C并联后可等效为一根电阻丝，那么，该装置还可探究在不变时电热与的关系。（填“电流”或“电阻”）4.两个发热电阻R1：R2=1：4，当它们串联在电路中时，R1、R2两端的电压之比U1：U2=；已知R1=10Ω，那它们并联在4V电路中后，两个电阻在100s内产生的热量是J。5.有一台电动机，额定电压3V，额定电流1A，电动机线圈电阻0.5Ω．这台电动机正常工作1min，消耗的电能为J．产生的热量为J，输出的机械能为J。三、简答题1.小明冬天取暖时发现：电暖器的电热丝热的发红，而与电热丝相连的导线却不怎么热．（1）请你根据小明发现的现象提出一个需要探究的物理问题；（2）如图是小明进行实验探究的部分电路，A、B烧瓶中装有质量相等、初温相同的煤油，金属丝电阻分别为RA、RB，RA＜RB．通电一段时间后，发现B烧瓶中温度计的示数大些．请用所学的知识解释此现象．温度计温度计AB四、实验探究题1.已知电流通过导体产生的热量跟电流、电阻和通电时间有关．在探究“电流通过导体产生的热量跟电流的关系”时，可供选择的器材有：8V稳压电源一个；20Ω和50Ω的滑动变阻器各一个；停表和开关各一个；塑料盒与U形管相连的实验装置一个，盒内密封着空气，盒内电阻丝的阻值为20Ω；导线若干．（1）该实验选用Ω的滑动变阻器更好．（2）连接好的实验图如图所示．每次实验（即获得一组数据）后，都要断开开关，打开盒盖上的通气孔，U形管内两液面迅速回到原位，等片刻后，关闭通气孔，再进行下一次实验．请画出实验用的表格，表中要有必要的信息．（3）某同学对实验方案进行了重新设计：第一次实验记录高度差后，立即移动滑片增大电流做第二次实验，……．每次实验加热时间相同，记录的U形管内两液面高度差依次为Δh1、Δh2……．在处理数据时，该同学想用Δh2来间接反映第二次实验电流通过导体产生的热量，他这样处理数据是否正确？．理由是．2.如图所示小刚同学在研究“电流通过导体产生热量的多少与电流、电阻是否有关”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,将1、2和3、4导线分别接到电源两端.

(1)实验中通过观察U形管中的变化来比较电流通过电阻丝产生热量的多少.这种实验方法叫.下面实验也用这种实验方法的是。A.认识电压时,我们用水压来类比

B.用光线来描述光通过的路径C.把敲响的音叉来接触水面,看有没有溅起水花,来判断音叉有没有振动

D.用斜面和小车来研究阻力对物体的影响

(2)装置中的U形管(选填“是”或“不是”)连通器.(3)甲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,通电一段时间,(选填“a”或“b”)容器中电流产生的热量较多。(4)乙图所示的实验装置是用来研究电流通过电阻丝产生的热量与的关系,通电一段时间,(选填“c”或“d”)容器中电流产生的热量多。(5)实验过程中发现通电一段时间后，其中一个U形管中的液面高度几乎不变发生此现象的原因可能 。(6)英国物用学家焦耳通过大量实验，最先精确的确定了电流通过导体时产生的热量跟电流的二次方成正比，跟导体的成正比，跟成正比这个规律叫做焦耳定律，其表达式为。(7)小刚同学认为将乙图