184焦耳定律（讲义）学生版

人教版八年级物理上册第18章《电功率》第4节焦耳定律讲义（知识点总结+例题讲解）序号知识点难易程度例题数变式题数合计一焦耳定律★★6624二焦耳定律公式的应用★66一、焦耳定律：1.焦耳定律：电流通过导体产生的热量跟成正比，跟导体的成正比，跟成正比。2.计算公式：（1）（适用于所有纯电阻电路）；（2）对于纯电阻电路可推导出：①串联电路中常用公式：Q=I2Rt；并联电路中常用公式：②无论用电器串联或并联；计算在一定时间所产生的总热量常用公式：Q=Q1+Q2+…Qn③分析电灯、电炉等电热器问题时往往使用：3.实验：研究电流通过导体产生的热量跟那些因素有关；4.方法：根据煤油在玻璃管里上升的高度来判断电流通过电阻丝通电产生电热的多少。（1）实验采用煤油的目的：煤油比热容小，在相同条件下吸热温度升高的快；（2）应用：电热器；是利用而制成的发热设备；主要有烤箱、电炉、电热毯、电熨斗等。5.电动机：（1）消耗的总电能时，用公式：W=UIt；（2）计算电动机产生的热：Q=I2Rt。【例题1】下列事例，属于防止电流热效应产生危害的是（）A．电热孵化器孵小鸡B．电热水壶烧水C．电熨斗熨衣服D．电脑防热风扇【变式1】在下列家用电器中与电饭煲的工作原理相同的是（）A．电热取暖器B．电风扇C．电脑D．电视机【例题2】如图是探究焦耳定律的实验装置，两个烧瓶中装着等质量、等温度的煤油，电阻阻值R1＞R2。闭合开关一段时间后，记录两支温度计的示数。下列说法中正确的是（）A．闭合开关，电阻两端的电压关系为U1＜U2B．通电1min后R2所在的烧瓶温度计示数更高C．温度计示数的变化可反映电阻产生热量的多少D．该装置只能探究电流产生的热量与电阻大小的关系【变式2】如图所示，为“探究电流产生的热量与哪些因素有关”的一个实验电路图，你认为该电路最适合探究的问题是（）（R1≠R2）A．探究电流产生的热量与通电时间是否有关？B．探究电流产生的热量与电流大小是否有关？C．探究电流产生的热量与电阻大小是否有关？D．探究电流产生的热量与温度的高低是否关？【例题3】如图所示电阻丝R1和R2浸没在等质量煤油中，R1与R3并联，以下说法正确的是（）A．若R1＝R2，此实验装置可用于探究电热与电阻的关系B．若R1＝R2，此实验中放有R1的烧瓶中煤油升温比较慢C．若R1≠R2，此实验装置可以用于探究电热与电阻的关系D．此装置不能研究电热与通电时间的关系【变式3】如图所示，在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中，两个透明容器中分别接入了电阻丝R1和R2，且密封着等量的空气。将导线a和b接入电路进行实验，下列说法正确的是（）A．若R1和R2阻值不相等，则可以探究电流通过导体产生的热量与电阻的关系B．金属盒中空气内能的增大是通过做功实现的 C．因为没有秒表，所以该装置不能探究电流通过导体产生的热量与通电时间的关系D．实验时若左侧U形管中液面高度差有变化，右侧没有，可能是R2断路【例题4】如图是探究“电流通过导体时产生的热量与哪些因素有关”的实验装置。四个相同的透明容器中密封着质量相等的空气，将1、2和3、4导线分别接到电源两端。下列说法正确的是（）A．图甲装置可以用来探究电流通过电阻丝产生的热量与电阻的关系B．图中透明容器和U形管是利用连通器原理工作的C．观察图乙中的实验现象，可知d容器中电阻丝的阻值较大D．图乙实验中，通电一段时间U形管两侧液面高度差为零一定是电路断路【变式4】如图所示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，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，下列说法不正确的是（）A．乙图实验装置是为了探究电流产生的热量与电流大小的关系B．甲图通电一段时间后，右侧U形管中液面的高度差比左侧的大C．甲、乙实验装置都是利用U形管中液体的热胀冷缩来反映电阻丝放出热量多少的D．乙图中左右两容器中电阻丝产生的热量之比为4：1【例题5】在探究“电流通过导体产生热量的多少跟什么因素有关”的实验中，三个透明容器中密封着等量的空气，容器内的电阻连接情况如图所示，通电后，观察U形管中液面高度的变化。则（）A．甲、乙、丙三个容器内的导体，电流相等B．通电一段时间后，U形管中液面高度变化最大的是乙C．要探究电流产生的热量与电阻的关系，需观察甲、丙两个U形管中液面高度的变化D．要探究电流产生的热量与电流的关系，需观察甲、乙两个U形管中液面高度的变化【变式5】在“探究电流通过导体产生的热量与哪些因素有关”的实验中，某同学采用了如图甲、乙所示的实验装置（两个透明容器中封闭着等量的空气）。下列说法正确的是（）①U形管中液面高度变化主要是由液体热胀冷缩引起的②图甲装置能探究电流通过导体产生的热量与电阻的关系③图乙实验过程中右边透明容器中电阻丝阻值应该等于10Ω④用图甲中的实验结论能解释“电炉丝热得发红而与电炉丝相连的导线几乎不发热”的现象A．①② B．②③ C．②④ D．③④【例题6】如图是探究“电流通过导体时产生热量与哪些因素有关”的实验装置，两个透明容器中密封着等量的空气。（1）实验中通过观察液面高度的变化来比较电流通过导体产生热量的多少，这种方法叫（填“转换法”或“等效替代”）。（2）图甲可探究电流产生的热量与的关系，图乙可探究电流产生的热量与的关系。（3）接好甲电路，闭合开关，通电一段时间后，（填“左”或“右”）侧U形管中液面高度变化大，此实验现象表明，在电流和通电时间相同的情况下，越大，所产生的热量越多。【变式6】图中为研究焦耳定律的实验装置。在两个相同的烧瓶中装满初温相同的煤油，插入两个相同的温度计，瓶中电阻丝为定值电阻，其关系为R甲＞R乙。（1）图中的两段电阻丝连接的方式为（选填“串联”或“并联”）；（2）实验中，通过观察来判断电流通过导体产生热量的多少；（3）闭合开关一段时间，观察到甲瓶中煤油的温度高于乙瓶。这表明：在相同时，越大，电流产生的热量越多；（4）实验探究过程中用到两个物理研究方法是法和法。二、焦耳定律公式的应用：【例题7】如图所示，给电炉通电后，电炉丝热得发红，而用手触摸与之连接的导线却不觉得烫手，这是因为（）A．电流通过导线时没有产生热效应B．通过电炉丝的电流比通过导线的电流大得多C．电炉丝的电阻比导线的电阻小得多D．电炉丝消耗的电功率比导线消耗的电功率大得多【变式7】小明发现当给家中的电灯通电后，灯丝热得发光，而与灯泡串联的导线温度几乎感觉不到变化，对这一现象的解释，正确的是（）A．通过灯丝的电流大些B．电流在导线中不发生热效应C．制成灯丝的材料电阻较小D．导线和灯丝中的电流相同，但灯丝电阻更大【例题8】甲、乙两电热器的电阻之比为4：3，通过的电流之比为1：2，则相同时间内产生的热量之比为（）A．1：3B．2：3C．3：8D．3：2【变式8】甲、乙两电热丝电阻之比为2：3，通过的电流之比为3：1，则相同时间内产生的热量之比为（）A．2：1B．6：1C．1：2D．1：6【例题9】两个电热器的电阻之比是3：2，把它们并联在电路中使用，在相同时间内它们放出的热量之比是（）A．3：2 B．2：3 C．9：4 D．4：9【变式9】电阻R1和R2串联，两端电压之比为2：1，开关闭合后，关于二者产生热量的说法正确的是（）A．两电阻产生热量相同B．两电阻产生热量之比为2：1C．两电阻产生热量之比为1：2D．没有通电时间，无法比较产生热量多少【例题10】如图所示电路中，电源电压为4.5V保持不变，小灯泡标有“2.5V0.5W”字样，闭合开关后小灯泡L恰好正常发光，假设灯丝电阻不变。求：（1）定值电阻R的阻值；（2）通电10s电流通过定值电阻R产生的热量。【变式10】如图所示的电路中，电源两端的电压保持不变。闭合开关后，灯泡L两端的电压为12V，消耗的电功率为6W，电流表示数为1.1A。求：（1）通过灯泡L的电流是多少安？（2）定值电阻R的阻值是多少欧？（3）该电路工作5min，定值电阻R产生的热量是多少焦？【例题11】一个电热水壶，其铭牌标注了额定电压为220V，额定功率为1800W。该电热水壶正常工作时，将1.5L水加热，使温度从20℃升高到80℃，所用时间为250s，则该电热水壶的加热效率是（）A．75%B．84%C．88%D．95%【变式11】某家用电热水壶有加热和保温两挡，内部电路简化示意图如图甲所示，其中S是单刀双掷开关，R1和R2均为阻值不变的电热丝。使用该电热水壶在额定电压下工作，其消耗的电功率随时间变化的图像如图乙所示，已知水的比热容为4.2×103J/（kg•℃），则下列说法中正确的是（）A．开关S打到1时电热水壶处于保温状态B．R2的阻值为110ΩC．整个工作过程中消耗电能为4.51×105JD．加热过程使1kg的水温度升高了80℃，则加热效率为74.5%【例题12】下表是小欣家电热水壶的铭牌，在正常工作时，若将如图所示该电热水壶装满水。（不计热量损失，水的比热容是4.2×103J/（kg•℃），外界气压为1标准大气压，1L＝10﹣3m3）××牌电水壶额定电压220V额定功率1000W容积1.0L（1）将一壶水从20℃加热至7