第十八章 電功率第4節(jié) 焦耳定律教材考點(diǎn)梳理一、電流的熱效應(yīng)1.定義：電流通過(guò)導(dǎo)體時(shí)，把電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的現(xiàn)象。2.電熱器：利用電流熱效應(yīng)工作的設(shè)備。3.實(shí)驗(yàn)：電流產(chǎn)生熱量與什么因素有關(guān)？（1）原理：根據(jù)溫度計(jì)升高的溫度來(lái)判斷電流通過(guò)電阻絲通電產(chǎn)生電熱的多少 。（或者細(xì)玻璃管中液面上升的高度）
（2）方法：控制變量法、轉(zhuǎn)換法。（3）實(shí)驗(yàn)采用煤油的原因：A.煤油比熱容小，在相同條件下吸熱，溫度升高的快。B.是絕緣體 。（4）實(shí)驗(yàn)結(jié)論：A.圖甲說(shuō)明：在電流和通電時(shí)間一定時(shí)，電阻越大，電流產(chǎn)生的熱量越多。B.圖乙說(shuō)明：在電阻和通電時(shí)間一定時(shí)，電流越大，電流產(chǎn)生的熱量越多。C.另外，在電流和電阻一定時(shí)，通電時(shí)間越長(zhǎng)，電流產(chǎn)生熱量越多。二、焦耳定律1.內(nèi)容：電流通過(guò)導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量跟電流的二次方成正比，跟導(dǎo)體的電阻成正比，跟通電時(shí)間成正比。2.公式：Q=I2Rt (適用于所有電路)（1）單位：J、A、 Ω、S。（2）變形公式：已知其中3個(gè)物理量，就可以求第4個(gè)量。3.對(duì)于純電阻電路可推導(dǎo)出：Q=W=UIt；   Q=W= U2t/R；   Q=W=Pt。（▲敲桌子：電能必須全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能才能用）4.發(fā)熱功率：P熱=Q/t=I2Rt/t=I2R三、電熱的利用和防止1.電熱器：（1）定義：利用電流的熱效應(yīng)而制成的發(fā)熱設(shè)備。（2）組成：電熱器的主要組成部分是發(fā)熱體，發(fā)熱體是由電阻率大、熔點(diǎn)高的合金制成。（3）優(yōu)點(diǎn)：清潔衛(wèi)生沒(méi)有污染、熱效率高、方便控制和調(diào)節(jié)溫度。2.電熱的防止：用電器開(kāi)散熱窗、電腦裝電風(fēng)扇等。 重難點(diǎn)突破 1．（2023四川南充）如圖所示為電阻R1和R2的I—U圖像，下列說(shuō)法正確的是（　?。?/span>A．R2的阻值為10ΩB．兩電阻串聯(lián)與并聯(lián)的總阻值之比為9∶4C．將兩電阻串聯(lián)接入電路，通電后，R1兩端電壓與R2兩端電壓之比為1∶2D．將兩電阻并聯(lián)接入電路，通電1分鐘，電流通過(guò)R1產(chǎn)生的熱量與電流通過(guò)R2產(chǎn)生的熱量之比為1∶2 2．（2023湖北潛江、天門、仙桃、江漢）某款電熱杯有高、中、低三檔，簡(jiǎn)化電路如圖所示，S1、S2不能同時(shí)閉合，R1的阻值為2.5Ω。只閉合S3時(shí)，電路中的電流為2A。下列說(shuō)法正確的是（   ）A．電源電壓為10VB．只閉合S1、S3時(shí)，電熱杯處于低溫檔C．只閉合S3時(shí)，電熱杯工作1min產(chǎn)生的熱量為600JD．加熱100g水，水溫由25°C升高到35°C，水吸收的熱量為420J 3．（多選）（2023四川南充）有一臺(tái)家用電水壺，如下圖所示是其內(nèi)部電路的簡(jiǎn)圖，R1、R2均為加熱電阻，通過(guò)旋轉(zhuǎn)旋鈕開(kāi)關(guān)可以實(shí)現(xiàn)加熱和保溫兩種功能的切換。電水壺加熱功率為1000W，保溫功率為44W。用此水壺加熱初溫20℃，體積為1L的水400秒剛好沸騰【忽略溫度對(duì)電阻阻值的影響，大氣壓為一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，c水=4.2×103J/（kg℃），ρ水=1.0×103kg/m3】，則下面說(shuō)法正確的是（    ）A．旋轉(zhuǎn)旋鈕開(kāi)關(guān)到“1”時(shí)，水壺處于保溫檔B．水吸收的熱量為3.36×105JC．此熱水器加熱檔的熱效率為84%D．在保溫時(shí)，接入電路電阻的阻值為48.4Ω 4．（2023安徽）在某汽車尾部的擋風(fēng)玻璃上，有一種電加熱除霧裝置，它由5條阻值均為的電阻絲并聯(lián)而成，簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)如圖所示。該裝置與12V的汽車電池接通工作1min，產(chǎn)生的總熱量為________J。 5．（2023新疆）如圖所示，電路中電源電壓為3V，閉合開(kāi)關(guān)S后，電流表A的示數(shù)為，電流表的示數(shù)為。求：（1）通過(guò)電阻的電流；（2）電阻 的阻值；（3）整個(gè)電路在1min內(nèi)產(chǎn)生的熱量。   參考答案1.【答案】D【解析】A．由圖像可知，R2兩端電壓為1V時(shí)，電流為0.2A，則R2的阻值，R1兩端電壓為2V時(shí)，電流為0.2A，則R1的阻值，故A錯(cuò)誤；B．兩電阻串聯(lián)的總阻值，兩電阻并聯(lián)的總阻值，則兩電阻串聯(lián)與并聯(lián)的總阻值之比為9∶2，故B錯(cuò)誤；C．將兩電阻串聯(lián)接入電路，通電后，由串聯(lián)分壓特點(diǎn)可得，R1兩端電壓與R2兩端電壓之比，故C錯(cuò)誤；D．將兩電阻并聯(lián)接入電路，各支路電壓等于電源電壓，通電1分鐘，電流通過(guò)R1產(chǎn)生的熱量與電流通過(guò)R2產(chǎn)生的熱量之比，故D正確。故選D。 2.【答案】C【解析】A．如圖所示，只閉合S3時(shí)，電路中只有R1，已知此時(shí)電路中的電流為2A，R1的阻值為2.5Ω，則電源電壓為U=I1R1=2A×2.5Ω=5V，故A錯(cuò)誤；B．根據(jù)公式可知，電源電壓不變，電路中的總電阻越大，功率越小，當(dāng)只閉合開(kāi)關(guān)S2時(shí)，定值電阻R1和R2串聯(lián)，電路中的總電阻最大，功率最小，為低溫檔；當(dāng)只閉合S1和S3時(shí)，定值電阻R1和R2并聯(lián)，電路中的總電阻最小，功率最大，為高溫檔；當(dāng)只閉合S2時(shí)，電路中只有R1，小于兩電阻的串聯(lián)，大于兩電阻的并聯(lián)，大于最小功率，小于最大功率，為中溫檔，故B錯(cuò)誤；C．只閉合S3時(shí)，電路中只有R1，已知此時(shí)電路中的電流為2A，R1的阻值為2.5Ω，則電熱杯工作1min產(chǎn)生的熱量為Q=I12R1t=(2A)2×2.5Ω×60s=600J，故C正確；D．加熱100g水，水溫由25°C升高到35°C，水吸收的熱量為Q吸=cmΔt=4.2×103J/(kg℃)×0.1kg×(35℃-25℃)=4.2×103J，故D錯(cuò)誤。故選C。 3.【答案】ABC【解析】AD．當(dāng)旋轉(zhuǎn)旋鈕開(kāi)關(guān)到“1”時(shí)，電阻R1、R2串聯(lián)，當(dāng)旋轉(zhuǎn)旋鈕開(kāi)關(guān)到“2”時(shí)，電路中R2工作；根據(jù)可知，當(dāng)旋轉(zhuǎn)旋鈕開(kāi)關(guān)到“1”時(shí)，水壺處于保溫檔，此時(shí)接入的阻值為，故A正確，D錯(cuò)誤；B．水的體積為V=1L=10-3m3，水的質(zhì)量為m水=ρV=1.0×103kg/m3×10-3m3=1kg，水吸收的熱量為Q吸=c水m(t-t0)=4.2×103J/(kg℃)×1kg×(100℃-20℃)=3.36×105J，故B正確；C．消耗的電能為W=Pt=1000W×400s=4×105J，熱水器加熱檔的熱效率為，故C正確。故選ABC。 4.【答案】3600【解析】由于5條電阻絲并聯(lián)，所以每根電阻絲兩端的電壓都為12V，每根電阻絲流過(guò)的電流是，電路中總電流是，電加熱除霧裝置的加熱功率，1min產(chǎn)生的熱量為W＝Pt＝60W×1×60s＝3600J 5.【答案】（1）0.30A；（2）5Ω，10Ω；（3）162J【解析】（1）兩電阻并聯(lián)，根據(jù)并聯(lián)電路的電流規(guī)律可得，通過(guò)電阻的電流（2）兩電阻并聯(lián)在電源兩端，則電阻 兩端的電壓由歐姆定律可得，的阻值的阻值（3）該電路為純電阻電路，由焦耳定律可得，整個(gè)電路在1min內(nèi)產(chǎn)生的熱量 

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第4節(jié) 焦耳定律

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