人教版九年级物理第十八章-第4节-焦耳定律(提升版)辅导教学案.docx

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1、1/34第第十八十八章章 第第 4 4 节节 焦耳定律焦耳定律辅导科目辅导科目物理物理年年级级九九年级年级教材版本教材版本人教人教版版讲义类型讲义类型提升提升版（适用于考试得分率版（适用于考试得分率在在 60%80%以内以内的学员）的学员）教学目的教学目的1.知道电流的热效应。知道电流的热效应。2.知道焦耳定律，能够利用焦耳定律进行简单的计算。知道焦耳定律，能够利用焦耳定律进行简单的计算。3.知道电热器发热的原理，并能列举出利用和防止电热的实例。知道电热器发热的原理，并能列举出利用和防止电热的实例。重、难点重、难点重点：能理解焦耳定律的内容、公式、单位；并会进行简单的计算重点：能理解焦耳定律的

2、内容、公式、单位；并会进行简单的计算难点：用实验探究焦耳定律难点：用实验探究焦耳定律授课时长授课时长建议授课时长建议授课时长 2 小时小时教学内容【课程导入】【课程导入】星期天,小东的妈妈出门前嘱咐小东别看电视,得先完成作业,可是小东等妈妈一走,就看起了电视,直到妈妈回来前才开始做作业,妈妈问小东为何没有做完作业,小东说作业太难,可是小东妈妈只用了一招就知道小东说了谎,请问,他妈妈是怎样做的?她摸了摸电视机的的散热窗，发现那儿还热着呢!启示：电视机工作，电流在做功，主要是电能转化为光能。同时，电视机发热，说明一部分的电能转化为内能。说明，电流具有热效应。【新知讲解】【新知讲解】知识点一：知识点

3、一：焦耳定律焦耳定律一、电流的热效应2/34生活中，很多用电器是利用电来获得热量的，比如以下四种用电器：电炉子、电熨斗、电暖气、电饭煲，你能找出这四用电器的共同点吗？生：这四种电器都是用电来获得热的。师:这四种都是利用一种现象来工作的-电流的热效应。1.电流的热效应：电流通过导体时发热的现象，叫做电流的热效应。2.实质：电能转化成内能。小结：电热的实质是电能转化为内能的过程，同时也是电流做功的过程.电炉子、电饭锅、电烙铁等用电器的目的就是把电能转化为内能，从而供人们利用，这类电器叫电热器；但是对于像电风扇、电冰箱、电视机、洗衣机等用电器，它们的主要目的不是将电能转化为内能，而是转化为其他形式的

4、能量，所以此时消耗的电能中，只有很少一部分电能转化成了内能.电流的热效应是一种普遍现象。一切导体中有电流通过时。都会有电流的热效应。3.电热器的工作原理：电流的热效应思考：导线和电炉丝串联，为什么电炉丝热得发红而导线几乎不热？说明什么？提出问题：电流通过导体产生热的多少跟什么因素有关？4.探究：电流产生的热跟哪些因素有关（1）猜想可能与电压有关，因为电压越大，电炉中产生的热越多；3/34可能与电阻有关，因为电炉丝发热，而跟电炉丝相连的铜导线却不太热；可能跟电流有关，因为常听说，电流大容易引发火灾。（2）讨论：当大家猜想电热与多个因素有关，实验研究时应用什么方法去探究？实验时产生那个热量的多少怎

5、样来反映和比较方案一方案二方案一：电阻丝加热密封容器中的空气，U形管中液面形成高度差；液面差越大，产生的热量越多。方案二：烧瓶内装有煤油，电阻丝产生热量会使温度升高，用温度计测量温度；温度越高，产生热量的越多。实验中，将不易观察到的现象通过其它直观形象显示出来，我们称之为转换法。以上两种方案中，加热空气快？还是加热煤油速度快？（3）设计实验采用控制变量法采用转换法：方案一中空气受热体积变化大，效果明显。原理：给密闭容器内的电阻丝通电,电阻丝通电后放出的被量热器内的空气吸收,空气吸收热后膨胀，压强变大，哪个电阻丝放出的热量越多,量热器内空气的温度升高得越高，压强越大，U 形管中的液面就越低。所以

6、比较，U 形管中的液面的高度差,就可以比较电流通过电阻丝做功放出的热量的多少.4/34（4）演示实验实验一：探究产生热量Q与电阻R的关系把两个大小不同的电阻串联，放在两个密闭充满空气的容器中，电流和通电时间相等，比较 U 形管中液面的高度变化，来判断产生热量的多少。电路图实物图实验数据电流 I/A相等R1R2电阻/510液柱高度差小大产生热量（多/少）少多实验结论：在电流和通电时间相同时，电阻越大，电流通过电阻产生的热量越多。实验二：探究产生热量Q与电流I的关系1把两个大小相同的电阻放在两个密闭充满空气的容器中，在右瓶外并联一个等大的电阻的目的是:干路和支路上的电流不相等。等大的电阻，通电时间

7、相等，比较 U 形管中液面的高5/34度变化，来判断产生热量的多少。电路图实物图实验数据电阻相同 R1=R2=5电阻 R/R1R2电流 I/A2I1I1液柱高度差大小产生热量（多/少）多少实验结论：在电阻和通电时间相同时，电流越大，电流通过电阻产生的热量越 多。实验三：探究产生热量Q与通电时间t的关系当探究产生热量 Q 与通电时间 t 的关系时，我们可以让同一段导体，第一次通电 5s，第二次通电 10s，比较液面的高度变化。通电时间越长,液柱上升得越高,说明通电时间越长,电流通过电阻产生的热量越多.（5）分析论证在探究电热与电阻关系的实验中,两个电阻串联电流相等,电阻大的密闭容器中的 U 形管

8、中液面高,说明容器内空气受热膨胀较大,温度更高,电流通过电阻产生热量多.即在电流和通电时6/34间相同时,电阻越大,电流通过电阻产生的热量越多.在探究电热与电流关系的实验中,在电阻 R2两端再并联一个相同的电阻,并联分流,所以 R2的电流就是干路 R1电流的一半.分析实验数据可知,电阻 R1所在容器液柱上升得较高,说明 R1放出热量较多.在电阻和通电时间相同时,电流越大,电流通过电阻产生的热量越多.总结以上实验：电流通过电阻产生热量的多少与电流、电阻和通电时间都有关，电流越大、电阻越大、通电时间越长，电流通过电阻产生热量越多。实验得出的结论只是定性分析,那么这些物理量之间有没有更具体的定量关系

9、呢?英国物理学家焦耳通过大量的实验，于 1840 年最先精确地确定了电流产生的热量与电流、电阻和通电时间的关系：二、焦耳定律1.内容：电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成正比，跟导体的电阻成正比，跟通电时间成正比。果热量用 Q 表示，电流用 I 表示，电阻用 R 表示，时间用 t 表示，则焦耳定律为：2.公式：Q=I2Rt焦耳定律是从实验中总结出来的规律,适用于任何情况下的电热计算.3.单位:I-安,R-欧,t-秒,Q-焦.4理论推导：7/34根据电功公式和欧姆定律推导焦耳定律。若电流做的功全部用来产生热量即 QW，又WUIt，根据欧姆定律 UIR，QWUItI2Rt。可见，在消耗的电能全部

10、用来产生热量的情况下，根据电功的公式和欧姆定律的公式推导出来的结论与焦耳定律一致。5.电功与电热的联系与区别（1）纯电阻电路中：Q=W（2）非纯电阻电路中：QW（3）.一切导体中产生的电热：Q=I2Rt解释：为什么电炉丝热得发红，而与电热丝相连的导线几乎不发热？电炉丝通过导线接到电路中，流过导线的电流全部流过电炉丝，导线中的电流跟电炉丝中的电流相等。导线的电阻很小，1m 长的导线，电阻只有百分之几欧姆，而电炉丝的电阻可达几十欧姆到上百欧姆。根据 QI2Rt 可知，在 I 和 t 相等时，Q 与 R 成正比，所以电流流过电炉丝产生的热量要远远大于在导线中产生的热量，因此电炉丝很热而导线却不热。【

11、例题】一根 60的电阻丝接在 36V 的电源上，在 5min 内共产生多少 J 热量？解：通过电阻丝的电流为：AVRUI6.06036电流产生的热量为：Q=IRt=(0.6A)60560s=6480J理清学生的解题思路，规范解题过程8/34想想议议想想议议额定电压相同的灯泡，额定功率越大，电阻越小，正常工作时单位时间内产生的热量越多。可是按照焦耳定律，电阻越大，单位时间内产生的热量越多。二者似乎有矛盾，这是怎么回事?这个问题并不矛盾，由 R=U2/P 可知，额定电压相同的灯泡，额定功率越大，电阻越小；额定功率越小，电阻越大。在并联电路中，由 QU2t/R 可知，在通电时间相同时，电阻越小，产生

12、的热量越多；在串联电路中，由 QI2Rt 可知，在通电时间相同时，电阻越大，产生的热量越多。前者说电阻越小，正常工作时单位时间内产生的热量越多，前提条件是电压相同；而后者说，电阻越大，单位时间内产生的热量越多，前提条件是电流相同，两者并不矛盾。三、电热的利用和防止三、电热的利用和防止任何用电器工作时都是产生电热。因为用电器都是由一定阻值的导体组成的，导体中或多或少都有电阻，所以电流通过这些电阻时都会发热。1.电热的利用：家里的电热水器、电饭锅、电熨斗、养鸡场的电热孵化器电饭锅电热孵化器电熨斗9/34电热取暖器电热水器电热水壶2.电热的防止：很多情况下我们并不希望用电器的温度过高防止电热的有:电

13、视机散热孔、电脑主板风扇、笔记本散热孔等.电视机的后盖有很多孔，为了通风散热；使用时一定要把防尘的布罩拿开。电脑运行时温度会升高，需要用微型风扇及时散热。过多的电热如果比及时散失，会产生许多安全隐患。散热风扇散热窗（孔）主板上的散热片本节课我们学习了电热产生的原因，影响电热产生多少的因素，焦耳定律，以及纯电阻电路中电热的计算等知识.实验设计时我们一定要有控制变量的思想，在说明一个物理量与另一个物理量之间关系时，一定要强调其条件，是在什么量不变的情况下才有这样的关系，使自己的叙述更加严密.例题例题【例例 1】家用电吹风的简化电路如图 5 所示，主要技术参数如下表。则该电吹风正常工作吹热风时，电热

14、丝的阻值是_，正常工作吹热风 5min 电热丝产生的热量是_J。10/34【答案】48.4;3105【解析】由表知，电热丝吹热风时，电热丝的额定功率为 P=1000W，额定电压为 U=220V，故电热丝的阻值为；正常工作吹热风 5min 电热丝产生的热量为:。练习练习1、电热水壶上标有“220V800W”，小明发现烧水过程中热水壶的发热体部分很快变热，但连接的电线却不怎么热，是因为导线的电阻比发热体的电阻；在额定电压下，热水壶烧水 210s，这段时间内电热水壶发热体产生的热量为J，若发热体产生的热量全部被水吸收，能将kg 的水从 20升高至 100c水4.2103J/（kg）【答案】小；1.6

15、8105；0.5。【解析】（1）热水壶的发热体与电线串联，通过它们的电流及时间相等，但热水壶的发热体的电阻比电线的电阻大得多，由焦耳定律 QI2Rt 可知，热水壶的发热体比电线产生的热量就多得多，所以电热丝很热，但与之相连的电线却不怎么热；（2）在额定电压下，烧开一壶水用时 210s，这段时间内电热水壶发热体产生的热量：QWPt800W210s1.68105J；（3）根据公式 Qcm（tt0）得，加热水的质量：m0.5kg。11/342、两个带有橡皮塞的粗细均匀的相同温度计，四根不同阻值（R1R2R3R4）的电阻丝，以及相同的滑动变阻器、开关、导线、电源等。两个实验小组根据提供的实验器材，分别

16、设计了如图甲、乙所示的两个方案。（1）甲方案可探究电流和通电时间一定时，电流产生的热量跟电阻关系。（2）乙方案可探究电阻和通电时间一定时，电流产生的热量跟电流关系。（3）电阻在一定时间内产生的热量是通过烧瓶中煤油温度升高的多少反映出来的。（4）本实验用到的物理方法有转换法和控制变量法。【答案】：（1）电阻；（2）电阻；电流；（3）温度升高；（4）转换法；控制变量法。【解析】：（1）由图甲知，两电阻丝串联，通过的电流相同、通电时间相同，探究的问题是在通过的电流一定时，电热与电阻的关系；（2）由图乙知，两电阻丝并联，并且两电阻的阻值相同，通电时间相同，探究的问题是在电阻和通电时间一定时，电热与电流

17、的关系；（3）电流通过导体产生热量的多少，我们通过肉眼直接观察看不到其多少，但可以通过煤油的温度升高把电流通过导体产生热量的多少体现出来。（4）实验中通过煤油升高的温度反应电阻丝放出热量的多少，由 Q吸cmt 可知，应控制两烧瓶中煤油的质量相等，应用了控制变量法。12/34知识小结知识小结【课堂检测课堂检测】1.（2019 无锡市）无锡市）如图所示，在接线柱间接入熔丝和铜丝，熔丝电阻大于铜丝。接通电源，闭合开关 S，依次闭合各小灯泡支路的开关，可以看到电流表的示数逐渐增大；再闭合电炉丝支路的开关时，会发现熔丝被熔断。下列说法正确的是（）实验说明电路超负荷运行会引起安全事故实验中通过熔丝的电流大

18、于铜丝通电相同的时间，熔丝所产生的热量多于铜丝随着支路开关依次闭合，熔丝最终熔断说明电流通过导体产生的热量与电流强度有关A.只有B.只有C.只有D.都正确2.（2019 广西北海市广西北海市）如图所示，两个透明容器中密闭着等量的空气，A，B 两 U 形管内的液面相平，电阻丝的电阻 R1R2R3小明用图示装置进行实验，探究电流通过导体时产生的热量 Q 跟什么因素有关，下列说法正确的是（）13/34A此实验在探究电热 Q 与电阻 R 是否有关 B通过 R1的电流和通过 R2的电流大小相等C电阻 R1两端的电压和 R2两端的电压相等D通电后，A 管的液面将会比 B 管的液面高3.(2019 安徽省安

19、徽省)图示电路中,U=12V.,R1=6,R2=3,R3=4.当 S2断开,S1闭合时，电阻 R1消耗的电功率为_W;当 S1、S2都闭合时,6s 内电流通过 R2产生的热量是_J.4.(2019 广西贵港市广西贵港市)家用电吹风的简化电路如图 5 所示，主要技术参数如下表。则该电吹风正常工作吹热风时，电热丝的阻值是_，正常工作吹热风 5min 电热丝产生的热量是_J。5.（2019 成都市成都市）如图甲是一种家用电暖器,图乙是其简化的电路图,已知 R1R2，电暖器的部分参数如表中所示。闭合开关 S,要让电暖器处于第二档工作，则应再将开关闭合；若电暖器在第二档正常工作 10min.则产生的热量

20、是J。14/34额定电压220V功率选择一档 950W二挡 1150W三挡 2100W6（2019 四川绵阳四川绵阳）某一天晚上睡觉前，小文同学用有预约功能的电饭煲为家人第二天早餐煲粥。小文将大米等食材放入电饭煲内，接通 220V 家庭电路，经过了待机、加热、保温三个过程，早餐前断开电源，电饭煲消耗的电功率随时间变化的图像如图甲所示，电饭煲加热过程消耗的电能是_kWh。已知小文家电饭煲加热和保温部分基本电路原理如图乙所示，S 是接通家庭电路的开关，S1是自动开关，R1和 R2为电阻不变的电热丝，则 R2=_。7（2019 云南昆明云南昆明）如图是一个家用电热水龙头。打开龙头开关，几秒就可以流出

21、热水，这种加热水的过程很短，俗称“过水热”。某品牌电热水龙头的额定功率是 3 000 W，额定电压是220 V，则该电热水龙头正常工作时的电阻是_（计算结果精确到 01）。某次使用该龙头加热水时，测得实际电压为 235 V，水的初温为 21，加热 14 s，得到 0.5 L、末温42 的热水，则加热水的功率是_W。c水=42103J/（kg）15/348（2019 四川南充）如图是电热饮水机电路原理图，已知 R1=100，R2=20，当开关 S1、S2闭合时，饮水机处于_状态（填“保温”或“加热”），饮水机的保温功率与加热功率之比为_。9（2019 四川攀枝花四川攀枝花）如图是探究电流通过导体

22、时产生热量的实验，甲、乙两套装置中各有两个相同的透明容器。其中密封着等量的空气和一段电阻丝（阻值在图中已标出），U 形管中装有等量的液体，接通电源，观察现象。（1）实验中通过观察_的变化来比较导体所产生热量的多少；这运用了_（填“转换法”或“等效替代法”）的物理思想；（2）用甲装置进行实验时，通过控制通电时间和电路中的_不变，来研究导体产生热量与电阻的关系；（3）在乙装置中，C、D 透明容器中产生热量较多的是_容器。10（2019 山东临沂）山东临沂）图甲是小明家安装的16/34即热式热水器，其具有高、低温两档加热功能，低温档功率为 5 500 W，内部等效电路如图乙所示，R1和 R2是两个电

23、热丝。某次小明用高温档淋浴时，水的初温是 20，淋浴头的出水温度为 40，淋浴 20 min 共用水 100 L。假设热水器电热丝正常工作且产生的热量全部被水吸收34 2 10 Jkgc./水，求：（1）电热丝 R1的阻值。（2）该热水器高温档功率。【答案】【答案】1.B【解析】由图可知，小灯泡和电炉丝是并联的，并联电路干路电流等于各支路电流之和，所以同时工作的用电器越多，干路电流越大，干路导线产生的热量越多，达到一定程度，会引起熔丝熔断，甚至引发安全事故，故正确；串联电路电流处处相等，熔丝和铜丝是串联在干路中的，所以通过熔丝的电流等于通过铜丝的电流，故错误；已知熔丝电阻大于铜丝，通过的电流相

24、同，由焦耳定律 Q=I2Rt 可知，在相同时间，熔丝产生的热量多，故正确；并联电路中，干路电流等于各支路电流之和，随着支路开关依次闭合，干路电流逐渐增大，熔丝最终熔断，说明电流通过导体产生的热量与电流强度有关，故正确。2.B【解析】由题知，电阻丝的电阻 R1R2R3；A、装置中 R2、R3并联后再与 R1串联，通过 R1的电流 I1I2+I3，而 I2I3，所以右边容器中通过 R3的电流 I3是左侧通过 R1电流的一半，即是研究电流产生的热量与电流的关系，故 A17/34错误；B、由图知，通过 R1的电流 I1I2+I3，而 I2I3，所以通过电阻 R1和 R2的电流不相等，故 B错误；C、已

25、知 R1R2R3，所以 R2、R3并联后的总电阻是R2R1，由于串联电路中，用电器两端电压与其阻值成正比，所以电阻 R1两端的电压大于 R2两端的电压，故 C 错误；D、左右两容器中的电阻相同，而通过电阻 R1的电流大于 R2的电流，通电时间相同，由 QI2Rt 可知，A 容器中电阻 R1产生的热量多，则 A 管的液面将会比 B 管的液面高，故 D 正确。3.(1).8.64；(2).32。【解析】当 S2断开，S1闭合时，电阻 R1和 R3串联，电路的电流：，电阻 R1消耗的电功率：=（1.2A）26=8.64W；当 S1、S2都闭合时，电阻 R1和 R2先并联，再和 R3串联，R1和 R2

26、并联的总电阻：，干路中的电流：，则电阻 R2两端的电压：U2=IR=2A2=4V，6s 内电流通过 R2产生的热量：。4.48.4;3105【解析】由表知，电热丝吹热风时，电热丝的额定功率为 P=1000W，额定电压为 U=220V，故电热丝的阻值为；正常工作吹热风 5min 电热丝产生的热量为:。5.S1，6.9x105【解析】加热器的高中低三个档位分别对应电路总功率的高中低，根据纯电阻电路电功18/34率计算公式可知，第二档应该选择 R1 单独接入电路，再由公式 W=Pt，即可计算出最终答案。60.88220【解析】由甲图可知，05 h 功率为 44 W，此时间段为待机；56 h 功率为

27、880 W，此时间段为加热；67 h 功率为 220 W，此时间段为保温。电饭煲加热过程时间为 1 h，则加热过程消耗的电能为 W=Pt=0.88 kW1 h=0.88 kWh；由电路图可知，当开关 S、S1同时闭合时，R1和R2并联，电路总电阻最小，发热功率最大，为加热电路；当开关 S 闭合、S1断开时，R1断路没有工作，电路中只有 R2工作，为保温电路。因保温功率为 220 W，即 R2功率为 220 W，则R2=22(220 V)=220 WUP保温=220。716.13 150【解析】由2UPR可得，该电热水龙头正常工作时的电阻22(220 V)16.13000 WURP额；由mV可得

28、，加热的水的质量33331 10 kg/m0.5 10m0.5 kgmV；水吸收的热量（有用能量）Q吸=cmt=4.2103J/（kg）0.5 kg（42 21）=4.41104J；则加热水的功率：44.41 10 J3150 W14sQWPtt。8加热1:6【解析】当开关 S1、S2都闭合时电路为 R1的简单电路，当 S1闭合、S2断开时 R1与 R2串联，两电阻串联时总电阻最大，所以当开关 S1、S2都闭合时，电路中的电阻最小，由2UPR可知，电路中的总功率最大，饮水机处于加热状态；饮水机处于加热状态时，电路为 R1的简单电路，则电路的功率：2UPR加热；饮水机处于保温状态时，R1与 R2

29、串联，电路的功率为：212UPRR保温，19/34所以饮水机的保温功率与加热功率之比：2122115100 20 16100 UPRRUPR保温加热。9（1）液面高度差转换法（2）电流（3）C【解析】（1）电流通过电阻丝时做功产生热量，密封着的空气吸收热量，温度升高，压强增大，U 形管中的液面高度发生变化，所以实验中通过观察液面高度差的变化来比较导体所产生热量的多少；这种研究问题的方法叫转换法；（2）甲装置中，两个电阻丝串联，通过的电流相同，所以是通过控制通电时间和电路中的电流不变，来研究导体产生热量与电阻的关系；（3）在乙装置中，D 容器中电阻丝并联，再跟 C 容器中的电阻丝串联，所以 C

30、中电阻丝的电流大于 D 中电阻丝的电流，根据焦耳定律，C 中产生热量较多。10（1）8.8（2）37 10 W【解析】（1）当 S1闭合，S2断开时为低温档，仅电阻 R1工作221(220 V)8 85500 WUR.P（2）3100 L0 1mV.3331 10 kg/m0.1m=100 kgmV 水水402020t 320 min=1.2 10 st 364 2 10 J/(kg)100 kg20=8.4 10 JQcm t 吸由于热量全部被水吸收，则68.4 10 JWQ吸6338.4 10 J=7 10 W1.2 10 sWPt高20/34【课堂总结课堂总结】【家庭作业】【家庭作业】一

31、选择题（共一选择题（共 10 小题）小题）1、把一个标有“10V3W”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。该电路工作 10s 定值电阻产生的热量是（）A60JB36JC30JD6J2、如图实验装置可用于探究“电流通过导体产生热量的多少与电阻大小的关系”。实验装置中，两根电阻丝 R1（5）、R2（10）串联后分别放入两个相同的封闭空气盒中；两个空气盒各自连接一个相同的 U 形管，两 U 形管装有同种液体并封闭等量的空气，且两 U 形管内的各液面相平。下列说法正确的是（）A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产生热量的多少B

32、通电一段时间后，会发现左侧 U 形管的液面高度差小于右侧 U 形管C两侧空气盒与 U 形管中装等量的煤油也可以完成探究任务，且更节省时间D利用该实验装置无法探究“电流通过导体产生热量的多少与通电时间长短的关系”21/343、如图所示，两个透明容器中密闭着等量的空气，A，B 两 U 形管内的液面相平，电阻丝的电阻 R1R2R3小明用图示装置进行实验，探究电流通过导体时产生的热量 Q 跟什么因素有关，下列说法正确的是（）A此实验在探究电热 Q 与电阻 R 是否有关B通过 R1的电流和通过 R2的电流大小相等C电阻 R1两端的电压和 R2两端的电压相等D通电后，A 管的液面将会比 B 管的液面高4、

33、如图所示是探究电流产生热量与电阻的大小是否有关的实验装置。烧瓶内装有质量和初温均相同的煤油，且 R甲小于 R乙下列分析不合理的是（）A加热相同的时间，乙装置中温度计的示数上升得更高B用温度计便于直观比较两者产生热量的多少C在此实验中，去掉电流表也能完成实验D烧瓶内的液体选用煤油而不是水，是因为水更容易导电5、如图所示为一种新型电器无叶空气净化暖风器，兼具风扇、制暖和空气净化的功能，其制暖功率为 2kW如果要将一个普通卧室的温度从 5提升到 20，请估算该电器至少需22/34要工作多长时间（不计热量损失，已知空气的密度约为 1.3kg/m3，比热容约为 1.0103J/（kg）（）A2minB7

34、minC15minD20min6、1840 年英国物理学家最先确定了电流产生的热量与电流、电阻和通电时间的关系，可用公式 QI2Rt 表示。由公式可知道，当电流和时间一定时，电流通过导体产生的热量与电阻成（选填“正比”或“反比”）7、如图是探究电流通过导体产生热量跟什么因素有关的实验装置，图甲所示的装置是用来探究电流产生的热量与（填“电阻”或“电流”）的关系，该装置中电阻 R1、R2两端电压之比为；若通过 R1的电流为 0.5A，则 1min 内电流通过 R2产生的热量为J；装置乙中电阻 R3、R4产生的热量之比为。8、某型号电热水器有加热和保温两档，如图所示为其内部电路原理图，当开关 S 接

35、触点 1时，该电热水器处于（填“保温”或“加热”）状态。若电热水器的加热功率为 2100W，要将 50kg 的水从 20加热到 60，需要加热s不计能量的损失，c水4.2103J/（kg）9、如图所示，2 个烧瓶内装满煤油，瓶塞上各插 1 根完全相同的玻璃管，瓶内各装 1 根阻值23/34分别为 Ra和 Rb（已知 RaRb）的电阻丝，将 2 根电阻丝串联在电路中，标出 2 根玻璃管内液面的位置。（1）要比较 2 根电阻丝放出热量的多少，只要比较。（2）闭合开关，记下电流表的读数。经过一段时间后，标出 2 根玻璃管内液面的位置。可以看到，烧瓶甲中玻璃管内液面上升得较多。由上述实验现象，可得出什

36、么结论？。（3）当 2 根玻璃管中的液面降回到原来的高度后，将滑动变阻器的滑片向左移动一段距离，闭合开关，记下电流表的读数。经过与第一次相同时间的通电后，标出 2 根玻璃管内液面的位置。发现 2 根玻璃管内液面上升的高度都比前一次实验中上升的高度要高。由上述实验现象，可得出什么结论？10、如图所示，在研究“电流通过导体时产生的热量与什么因素有关”时，将电阻丝 R1、R2、R3分别装在甲、乙、丙三个相同的透明容器中，容器中密封着等量的空气，橡胶管将密闭容器和装有红色液体的 U 形玻璃管相连，容器内电阻丝的电阻 R110、R2R35；另有一个阻值为 5的电阻丝在容器外部，与 R3电阻丝并联。（1）

37、若要探究导体产生的热量的多少与电流大小是否有关，则应选用两容器及其相连的 U 形管比较，正确结论是：在电阻和通电时间相同的情况下，通过导体的越大，产生的热量越多。24/34（2）若要探究导体产生的热量的多少与电阻大小是否有关，则应选用两容器及其相连的 U 形管比较，正确的结论是：在电流和通电时间相同的情况下，导体的越大，产生的热量越多。（3）通电一段时间后，容器相连的 U 形管中两侧的液面高度差变化最大。11、如图甲是某学校使用的电开水器铭牌，图乙是其电路原理图（R1、R2都是加热电阻），开关 S 连接 a、b 处实现加热和保温功能。水箱装满 20的水后连续正常加热 21min，水的温度由 2

38、0升高到 50已知水1.0103kg/m3，c水4.2103J/（kg）。求：（1）加热过程中水吸收的热量；（2）此过程电开水器的热效率；（小数点后保留一位小数）（3）R1和 R2的阻值。25/3412、如图是安装在武汉某地铁站内的一种即热式节能饮水机的原理图。烧开的水很烫不能立即饮用，即热式节能饮水机中的热交换套管很好地解决了这一问题，它的奥秘在于将进水管与出水管贴在一起，利用进水管中的冷水给出水管中的开水降温，同时，进水管中的冷水被预热后送到加热腔中用电加热器烧开。如图所示，当节能饮水机的出水流量为1.8L/min时20的自来水经热交换套管后被预热成 80的热水流进加热腔，同时有相同质量的

39、 100的开水从加热腔流进热交换套管变成可供直接饮用的温开水流出。（1）可供直接饮用的温开水的温度是多少？（不计热交换套管中的热损失）（2）若电加热器的效率为 90%，则电加热器每分钟释放的热量为多少 J？13、某品牌电热水器有高温、中温和低温三挡，简化电路如图所示 R1、R2均为加热电阻（温度对电阻的影响忽略不计），热水器中温档功率为 1000W，低温档功率 500W若电热水器中已装满质量为 40kg、温度为 25的水，它能够把水加热到的最高温度为 75，已知水的比热容 c4.2103J/（kg），电源电压为 220V求：（1）用该电热水器把 40kg、25的水加热到最高温度需要吸收的热量。

40、（2）R1、R2的电阻值。26/34（3）高温档的电功率。（4）若加热电阻产的热量有 84%被水吸收，用该电热水器把 40kg、25的水加热到最高温度，用高温档需加热多长时间？【答案】一选择题（共一选择题（共 10 小题）小题）1D。【解析】（1）由 PUI 可得，灯泡正常发光时的电流：IL0.3A；（2）因串联电路中总电压等于各分电压之和，且小灯泡正常发光，所以，R 两端的电压：URUUL12V10V2V，27/34因串联电路中各处的电流相等，该电路工作 10s 定值电阻产生的热量：QWURIt2V0.3A10s6J。2、B。【解析】A、电热丝对空气盒内的空气加热，空气受热膨胀，会推动 U

41、型管内的液柱变化，通过液柱的变化可以判定电阻产生热量的多少，故 A 错误；B、由 QI2Rt 可知，在电路和通电时间相同时，右侧电阻较大，产生的热量较多，左侧 U形管的液面高度差小于右侧 U 形管，故 B 正确；C、煤油的比热容远远高于空气的比热容，在吸收相同的热量时，温度变化较小，体积变化较小，U 型管内的液柱变化不明显，利用煤油更浪费时间，故 C 错误；D、实验中可以通过开关来控制加热的时间，能探究电流通过导体产生热量的多少与通电时间长短的关系，故 D 错误。3、D。【解析】由题知，电阻丝的电阻 R1R2R3；A、装置中 R2、R3并联后再与 R1串联，通过 R1的电流 I1I2+I3，而

42、 I2I3，所以右边容器中通过 R3的电流 I3是左侧通过 R1电流的一半，即是研究电流产生的热量与电流的关系，故 A错误；B、由图知，通过 R1的电流 I1I2+I3，而 I2I3，所以通过电阻 R1和 R2的电流不相等，故 B错误；C、已知 R1R2R3，所以 R2、R3并联后的总电阻是R2R1，由于串联电路中，用电器两端电压与其阻值成正比，所以电阻 R1两端的电压大于 R2两端的电压，故 C 错误；D、左右两容器中的电阻相同，而通过电阻 R1的电流大于 R2的电流，通电时间相同，由 QI2Rt 可知，A 容器中电阻 R1产生的热量多，则 A 管的液面将会比 B 管的液面高，故 D 正确。

43、4、D。28/34【解析】A、加热相同的时间，由于串联电路，电流也相同，电阻越大，产生的热量越多，乙的电阻大，产生的热量多，加热相同的煤油，则乙装置中温度计的示数上升得更高，故 A正确；B、实验中采用了转换法，用温度计便于直观比较两者产生热量的多少，故 B 正确；C、在此实验中，去掉电流表后，由于该电路为串联电路，通过甲乙的电流是相同的，故也能完成实验，故 C 正确；D、烧瓶内的液体选用煤油而不是水，是因为煤油的比热容较小，在吸收相同热量时，煤油的温度变化大，易于观察，故 D 错误。5、B。【解析】一个普通卧室的空气体积约为 V6m3m3m54m3，空气质量 m空气V1.3kg/m354m37

44、0.2kg，温度从 5提升到 20，吸收热量 Qcmt1.0103J/（kg）70.2kg（205）1.053106J不计热量损失，WQ1.053106J，由 P可得，t526.5s8.775min，与 B 选项接近。6、焦耳；正比。【解析】英国物理学家焦耳做了大量实验，于 1840 年最先精确地确定了电流产生的热量跟电流、电阻和通电时间的关系；焦耳定律的内容为：电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成正比，跟导体的电阻成正比，跟通电时间成正比，即 QI2Rt；则当电流和时间一定时，电流通过导体产生的热量与电阻成正比。7、电阻；1：2；150；4：1。29/34【解析】由图甲可知，两个电阻串联，

45、电流相同，通电时间也相同，电阻不同，故探究的是电流产生的热量与电阻的关系；电流相同，电阻不同，根据 UIR 可知，电压之比等于电阻之比，故电压之比为 1：2；1min 内电流通过 R2产生的热量：Q2I22R2t（0.5A）21060s150J；图乙中，R4与 R5并联后，再与 R3串联，由于 R4与 R5的阻值相同，通过的电流相同，则通过 R3电流为通过 R3电流的 2 倍，电阻相同，根据 QI2Rt 可知，电阻 R3、R4产生的热量之比为 4：1；8、加热；4103。【解析】（1）由甲图可知，开关 S 接触点 1 时，只有 R1连入电路中，S 接触点 2 时，两电阻串联，所以，开关接触点

46、1 时，电路的电阻较小，电源电压一定，由 P可知，功率较大，则此时电饭煲处于加热状态；（2）水吸收的热量 Qcm4.2103J/（kg）50kg（6020）8.4106J，不计能量的损失，WQ8.4106J，由 P可得，需要加热时间 t4103s，9、（1）2 根玻璃管内液面上升的高度；（2）当通电时间和电流相等时，电流产生的热量跟电阻有关，电阻越大，热量越多；（3）当通电时间和电阻相等时，电流产生的热量跟电流大小有关，电流越大，热量越多。【解析】（1）液体吸收热量后会膨胀，吸收的热量越多，体积越大，电流产生的热量不能用眼睛直接观察，可以通过 2 根玻璃管内液面上升的高度来反映，这是转换法；（

47、2）该电路为串联电路，电流和通电时间是相同的，电阻不同，RaRb，烧瓶甲中玻璃管内30/34液面上升得较多，表明甲中电阻放出的热量多，故结论为：当通电时间和电流相等时，电流产生的热量跟电阻有关，电阻越大，热量越多；（3）将滑动变阻器的滑片向左移动一段距离，则滑动变阻器的电阻减小，根据欧姆定律可知，电路中的电流变大，对于甲或乙，电阻不变，电流变大，液面升的高度高，表明电阻放出的热量多，故结论为：当通电时间和电阻相等时，电流产生的热量跟电流大小有关，电流越大，热量越多。10、（1）乙丙；电流；（2）甲乙；电阻；（3）甲。【解析】（1）要探究导体产生的热的多少与电流大小是否有关，应控制电阻和通电时间

48、一定，而电流不同；乙、丙两容器中的电阻相同，但通过的电流不同（电阻丝 R3在支路上，其电流小于通过 R2的电流），所以应选用乙和丙两容器及其相连的 U 形管比较；（2）要探究导体产生的热的多少与电阻大小是否有关，应控制电流和通电时间一定，而电阻不同，由图可知应选用甲和乙两容器及其相连的 U 形管比较；由 QI2Rt 可知，在电流和通电时间相同的情况下，导体的电阻越大，产生的热量越多；（3）电阻丝 R1在干路上，通过的电流大，且 R1的阻值最大，所以，通电一段时间后，由 QI2Rt 可知，甲容器相连的 U 形管中两侧的液面高度差变化最大。11、【解析】（1）由，水的质量：m水水V1.0103kg

49、/m350103m350kg，水的温度由 20升高到 50，水吸收的热量：Q吸c水m水（tt0）4.2103J/（kg）50kg（5020）6.3106J。（2）电开水器消耗的电能：WP1t15500W2160s6.93106J，则电开水器的热效率：31/34100%100%90.9%。（3）开关 S 接 a 时，只有电热丝 R1接入电路，开关 S 接 b 时，电热丝 R1和 R2串联接入电路，因串联电路电阻大于其中任一电阻，根据 P可知，开关 S 接 a 时为加热状态，开关 S 接b 时为保温状态，由 P得，R1的阻值：R18.8。串联电路总电阻：R48.4；根据串联电路电阻特点可知，R2的

50、阻值：R2RR148.48.839.6。答：（1）加热过程中水吸收的热量为 6.3106J；（2）此过程电开水器的热效率为 90.9%；（3）R1和 R2的阻值分别为 8.8和 39.6。12、【解析】（1）由题意，20的自来水经热交换套管后被预热成 80，同时相同质量的 100的开水从加热腔流进热交换套管后变为温开水流出，所以，不计热损失时，根据热平衡方程，冷水吸收的热量和热水放出的热量相等，由 Qcmt 可得：cm（8020）cm（100t），32/34解得：t40；（2）由饮水机的出水流量为 1.8L/min 可知，每分钟加热水的体积：V1.8L1.8103m3，由可得，水的质量：mV1