人教版物理九年级第18章第4节焦耳定律同步练习
一、选择题
1、对焦耳定律的理解，下列说法正确的是（）
A、电流做了多少功就有多少电能转化为内能
B、电流通过电阻产生的热量与电流成正比
C、用电器两端的电压越大，产生的热量越多
D、通过电阻的电流越大，产生的热量不一定越多
2、一阻值为60Ω的电热丝接在电源上，通过它的电流为2A，通电1min产生的热量为（）
A、1.44×104J
B、7.2×103J
C、3.6×103J
D、1.2×102J
3、两根阻值比为R1：R2=1：2的电阻丝通过的电流之I1：I2=2：1，在相同的时间内，它们所放出的热量之比Q1：Q2为（）
A、1：1
B、1：2
C、2：1
D、4：1
4、小洁在使用电饭锅时闻到橡胶的焦糊味，用手摸其电源线发现很热，而其它用电器仍正常工作，请你用所学的物理知识帮小洁分析一下，发生这一现象的原因是（）
A、电压太高
B、导线太粗
C、导线太细
D、导线太短
5、要使一个电热器在单位时间内放出的热量减少一半，应该（）
A、使通过电热器的电流减少一半
B、使加在电热器两端的电压减少一半
C、使电热器的电阻减少一半
D、使加在电热器两端的电压和它的电阻都减少一半
6、一台电风扇和一个电熨斗，如果使用时消耗电能相同，产生的热量（）
A、一样多
B、电风扇较多
C、电熨斗较多
D、无法比较
7、下面不是利用电热的实例（）
A、用电饭锅煮饭
B、用电熨斗熨衣服
C、电视机外壳有许多小孔
D、用电热壶烧水
8、用“220V，800W”的电热壶烧水．若不考虑能量损失，当把它接入110V的电源上时，用32min可将一壶水烧开，若将该壶接在220V电源上时，烧开同样一壶水所用时间为（）
A、12min
B、16min
C、24min
D、8min
9、如图是探究电流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，U形管中液面高度的变化反映密闭空气温度的变化．下列说法正确的是（）
A、甲实验是为了研究电流产生的热量与电阻的关系
B、甲实验通电一段时间后，左侧容器内空气吸收的热量更多
C、乙实验是为了研究电流产生的热量与电流的关系
D、乙实验通电一段时间后，右侧U形管中液面的高度差比左侧的小
10、如图所示，是研究电流热效应的部分实验电路，甲电阻丝的阻值小于乙电阻丝的阻值．比较通电后两根电阻丝各自两端的电压U甲、U乙以及它们在相同时间内分别产生的热量Q甲、Q乙的大小，下面关系中正确的是（）
A、U甲＜U乙，Q甲＜Q乙
B、U甲＜U乙，Q甲＞Q乙
C、U甲=U乙，Q甲=Q乙
D、U甲＞U乙，Q甲＜Q乙
11、如图所示电路中，已知R1＞R2，电源电压U保持不变，在相同的时间内四个电路中总共放出的热量由多到少的顺序是（）
A、甲、乙、丙、丁
B、甲、丙、丁、乙
C、丙、丁、乙、甲
D、乙、丁、丙、甲
12、一台电动机正常工作时线圈两端的电压为380V，线圈的电阻为2Ω，线圈中通过的电流为10A．这台电动机工作1s消耗的电能为W，产生的热量为Q，则（）
A、W=3800J，Q=200J
B、W=3800J，Q=3800J
C、W=7200J，Q=200J
D、W=7200J，Q=3800J
13、如图所示，将一个标有“2W5V”的小灯泡L与一个阻值为5Ω的电阻R串联后接到电压为6V的电源上，小灯泡恰能正常发光．则通电1min时电阻R产生的热量是（）
A、48J
B、120J
C、144J
D、无法判断
二、填空题
14、英国物理学家________通过大量的实验探究，最先精确的确定了电流产生的热量跟电流、电阻和通电时间的关系，即Q=I2Rt．为了纪念他作出的杰出贡献，人们将他的名字命名为________的单位。
15、焦耳定律：电流通过导体时，通电导体产生的热量，跟________成正比，跟________成正比，跟________成正比。
16、电热器是利用电流的________效应来工作的．某发热元件是一个阻值为500Ω的电阻，通过的电流为0.1A，通电100s产生的热量是________J。
17、如图是高、中、低“三档”电热器（R1＞R2）的工作电路，如果将电热器调至高温档工作，应该闭合________开关；如果调至中温档工作，已知电源电压为U，通电时间为t，则它产生的热量的表达式：________。
18、春节前，某市区进行了供电线路改造，改造的内容是把部分导线换成更粗的．在同样条件下，与改造前比较，导线的电阻变________；电流在导线上产生的热量变________。（选填“多”或“少”）
19、如图所示，电阻丝甲、乙是由横截面积相同而长度的不同（L甲＞L乙）同种材料制成的，把它们串联接入电路中，则________产生的热量多；若把相同的火柴放在电阻丝甲、乙上，则________（选填“1先”、“2先”或“l、2同时”）燃烧．
20、电磁炉以其高效、节能、卫生、安全成为新一代智能灶具。一只1500W的电磁炉正常工作时，在1
标准大气压下将1kg的水从20℃加热到沸腾，需要加热4min.。在此过程中1kg水吸收的热量是________J，电磁炉消耗的电能为________J。
三、实验探究题
21、为了探究电流产生的热量跟什么因素有关，王军设计了如图所示的家甲、乙两种装置，他将两端阻值不同的电阻丝（R1＜R2）分别密封在两个完全相同的烧瓶中，并通过短玻璃管与相同的气球相连，两次实验电源电压不变．
（1）甲装置可
探究电流产生的热量与______的关系．
答案：电阻
(1)甲装置可探究电流产生的热量与________的关系．
(2)在装置甲、乙的来两次实验中，通过比较相同时间里气球B与D的变化情况可探究电流产生的热量与的________关系．
(3)在甲、乙两装置同时实验，在相同的通电时间里，与气球________（填气球字母标号）相通的电阻丝产生热量最多．
(4)教材上的实验装置如图丙所示（烧瓶与图中的相同）．比较甲、乙和丙图所示的两种不同的实验装置，你认为较好的装置是________，理由是：________．
22、文文和丽丽同学设计了如图所示的实验装置，探究“电流的热效应跟电阻大小的关系”．
(1)请说明在实验中，控制相同的主要因素有________，观察的主要现象是________；
(2)实验过程中丽丽发现实验现象并不明显，可能的原因是什么？（写出两种）________、________；
(3)文文用电热器给水加热，观察到水沸腾后继续加热，水的温度却保持不变．文文认为既然水没有变得更热，那么电热器所供给的能量跑到水蒸气里了，请你从做功和热传递角度分别举一例，证实水蒸气有较多能量。
23、刚强同学在研究“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，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；
(2)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，通过一段时间，________容器中电流产生的热量较多；（选填“a”或“b”）
(3)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，通过一段时间，
________容器中电流产生的热量多．（选填“c”或“d”）
24、如图所示的电路中，电源电压U=6V电阻R1=6Ω，电阻R2=4Ω，求：
(1)只闭合S2，通电10s的时间内电流通过R2产生的电热是多少？
(2)当三个开关处于何种状态时，整个电路消耗的电功率最大？此时的最大电功率为多少？
25、某电水壶有加热档和保温档，现盛有2kg温度为20℃的水，接在220V家庭电路给水加热，通电10min 水到达100℃，电水壶自动进入保温状态，它正常工作时的功率和时间的关系图象如图所示．（C水=4.2×103J/（kg?℃），试求：
(1)加热过程中水吸收的热量是多少？
(2)加热时电水壶的热效率是多少？
(3)保温状态下，电水壶消耗的电能是多少焦？
答案解析部分
一、选择题
1、
【答案】D
【考点】焦耳定律
【解析】【解答】根据焦耳定律可知：A、电流通过导体做了多少功就有多少电能转化为其他形式的能，故A错误；B、由焦耳定律可知，电流通过电阻产生的热量与电流的二次方成正比，故B错误；
C、用电器两端的电压越大，电流在相等时间内产生的热量越多，故C错误；
D、由焦耳定律可知，由于通电时间和电阻不确定，则通过电阻的电流越大，产生的热量不一定越多，故D正确。故选D．
【分析】电流做功的过程实质上是电能转化为其它形式能的过程。焦耳定律的内容：电流通过导体时所产生的热量，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。
2、
【答案】A
【考点】焦耳定律
【解析】【解答】通电时间t=1min=60s，电热丝产生的热量：
故选A
【分析】电热丝产生的热量由焦耳定律可直接求出
3、
【答案】C
【考点】焦耳定律的计算公式及其应用
【解析】【解答】根据焦耳定律公式知：在相同的时间内
故选C
【分析】利用焦耳定律进行计算即可求出。
4、
【答案】C
【考点】影响电阻大小的因素，焦耳定律的计算公式及其应用
【解析】【解答】因为电饭锅与电源线串联，所以流过它们的电流和通电时间相等，由可知，电源线很热，说明电源线电阻产生的热量多，电源线电阻比较大．导体的电阻与导体的材料、长度、横截面积等因素有关，电饭锅电源线的材料、长度一定，电阻较大，是因为电源线横截面积太小，电源线太细造成的。故选C．
【分析】由可知，电流通过导体产生的热量跟电流、电阻大小和通电时间有关，电饭锅跟导线
串联在一起，因此通电时间和电流大小相等时，插头处电源线发现很热，说明此处电阻大。导体的电阻又与导体的材料、长度和粗细等有关，在其他条件相同时，导体的横截面积越小，电阻越大。
5、
【答案】D
【考点】影响电阻大小的因素，焦耳定律的计算公式及其应用
【解析】【解答】A、由可得，电阻不变，电流减半时，电流产生的热量将变为原来的；B、
由可得，电阻不变，电压减半，电流产生的热量将变为原来的；C、由可得，电压不变，电阻减半时，电流产生的热量将变为原来的2倍；D、由可得，电阻和电压均减半时，
电流产生的热量将变为原来的．故选D．
【分析】纯电阻电路中电阻产生的热量和电流所做的功相等，计算公式通用，选择合理的电功率公式逐项分析即可得出结果
6、
【答案】C
【考点】电功的实质，焦耳定律在实际中的应用
【解析】【解答】一台电风扇和一个电熨斗，虽然使用时电流做功相同，电熨斗正常工作时，把电能全部转化为为内能，电风扇正常工作时，主要把电能转化为机械能，只有很少一部分电能转化为内能，故电风扇与电熨斗消耗相同的电能，电熨斗产生的热量多，故ABD错误，C正确。故选C．
【分析】电流做功的实质是电能转化为其它形式的能的过程，电流做了多少功，就有多少电能转化为其它形式的能．根据电风扇与电熨斗的工作原理，分析它们工作时能量的转化方向，然后答题。
7、
【答案】C
【考点】焦耳定律在实际中的应用
【解析】【解答】电热既有有利的一面，也有有害的一面，利用电热的例子：A、电饭锅煮饭，B、用电熨斗熨衣服，D、用电热壶烧水；防止电热的例子C、电视机上的散热孔；故选C．
【分析】通过电流做功使电器发热，我们可以利用电热但有时还要防止电热，解答本题关键是看电热是为我们服务还是我们不需要电热而把它及时散发掉。
8、
【答案】D
【考点】电功与热量的综合计算
【解析】【解答】烧开同样一壶水消耗的电能相等，设电热壶的电阻为R，根据得：
则有：，即故选D．
【分析】电热水壶的原理是将电能转化为内能，在110V的电压下将水烧开和在220V的电压下烧开一壶水消耗的电能相等，根据得出等式即可求出。
9、
【答案】B
【考点】焦耳定律
【解析】【解答】AB、装置甲中一个5Ω的电阻与两个5Ω的电阻并联后再串联，根据串联电路的电流特点可知，右端两个电阻的总电流和左端的电阻电流相等，即I右=I左，两个5Ω的电阻并联，根据并联电路的电流特点知I右=I1+I2，两电阻阻值相等，则支路中电流相等，I1=I2，所以右边容器中的通过电阻的电流是左侧通过电流的一半，即是研究电流产生的热量与电流的关系，由Q=I2Rt可知，左边容器中的电阻产生的热量多，温度升得较快；因此通电一段时间后，玻璃管左侧液面高度差更大，故A错误，B正确。CD、在乙装置中，将容器中的电阻丝串联起来接到电源两端，通过他们的电流I与通电时间t相同，左边容器中的电阻小于右边容器中的电阻，即是探究电流产生的热量与电阻大小的关系；故由Q=I2Rt可知，在相同时间内，电流相同的情况下，电阻越大，电流通过导体时产生的热量越多，右边容器中的电阻产生的热量多，温度升得较快，所以乙实验通电一段时间后，右侧U形管中液面的高度差比左侧的大，故CD均错误。故选B．
【分析】由焦耳定律Q=I2Rt可知，Q与I、R及t有关，故应采用控制变量法进行分析。电流通过导体产生热量的多少不能直接观察，但液体温度的变化可以通过液面高度差的变化来反映，体现的是转换思想。
10、
【答案】A
【考点】焦耳定律
【解析】【解答】由于两电阻丝串联，流过它们的电流I相等，通电时间t相等，因为R甲＜R乙，由U=IR 可知：U甲＜U乙；由Q=I2Rt知：Q甲＜Q乙；故选A
【分析】两电阻丝串联，流过它们的电流I相等，通电时间t相等，由U=IR判断它们间的电压关系，由Q=I2Rt判断它们产生的热量关系．
11、
【答案】D
【考点】焦耳定律
【解析】【解答】因为甲、乙、丙、丁四个电路两端电压相等，电阻关系为R甲＞R丙＞R丁＞R乙，
根据纯电阻电路焦耳定律公式可知，相同时间内产生的热量关系为：Q乙＞Q丁＞Q丙＞Q甲故选D．
【分析】根据串并联电路电阻特点可知，两电阻并联时总电阻最小，两电阻串联时总电阻最大；根据可知，电压不变时，电阻越小，电路产生的热量越多，反之越少．
12、
【答案】A
【考点】电功的计算，焦耳定律
【解析】【解答】电动机消耗的电能：；产生的热量
；故选A．
【分析】已知电压、电流与通电时间，由W=UIt可以求出电动机消耗的电能，由焦耳定律可以求出其产生的热量。
13、
【答案】A
【考点】焦耳定律
【解析】【解答】由P=IU得，电路中的电流：，则1min内电阻R产生的热量：
；故选：A
【分析】小灯泡恰能正常发光，根据计算出电流，串联电路中各处电流都相等，即通过R的电流，最后根据焦耳定律的计算公式计算出R产生的热量．
二、填空题
14、
【答案】焦耳；热量（能量）
【考点】焦耳定律
【解析】【解答】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，得出Q=I2Rt．为了纪念他做出的贡献，人们将他的名字命名为热量（能量）的单位。故答案为：焦耳；热量（能量）
【分析】在大量实验的基础上，英国物理学家焦耳找出了电流产生的热量与电流、电阻、通电时间间的关系，即发现了焦耳定律。
15、
【答案】电流的平方；导体的电阻；通电的时间
【考点】焦耳定律
【解析】【解答】大量实验证明，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，跟通电的时间成正比；这个规律叫焦耳定律。故答案为：电流的平方；导体的电阻；通电的时间。
【分析】直接根据焦耳定律的内容及公式填写
16、
【答案】热；500
【考点】焦耳定律的计算公式及其应用
【解析】【解答】电热器是利用电流的热效应来工作的；发热元件产生的热量：
。故答案为：热；500．
【分析】电流通过导体时导体发热，这种现象是电流的热效应；知道发热元件的阻值和通过的电流以及通电时间，根据焦耳定律求出此时的热量。
17、
【答案】S、S1、S2；
【考点】电阻的并联，焦耳定律的计算公式及其应用
【解析】【解答】由电路图可知，当开关S、S1、S2闭合时，两电阻并联，根据电阻的并联特点可知，此时电路中的总电阻最小，由可知，此时电热器的电功率最大，处于高温档位；
当闭合开关S、S2闭合时，电路中只有R2工作，因为R1＞R2，所以由可知，此时电热器处于中温档位，t内产生的热量：。
故答案为：S、S1、S2；
【分析】根据可知，在电源的电压不变时，要调到电热器的高温档位，应使电路中的总电阻最
小，根据电阻的并联特点可知两电阻并联时电路中的总电阻最小，据此判断需要闭合的开关；当电路中只有R2工作时，电热器处于中温档位，根据焦耳定律求出通电时间为t内产生的热量。
18、
【答案】小；少
【考点】焦耳定律的计算公式及其应用
【解析】【解答】解：电线换成更粗的，材料不变，长度不变，横截面积增大，电阻变小；根据，
电阻变小，电流在导线上产生的热量变少。故答案为：小；少．
【分析】导体的电阻是导体本身的一种性质，电阻大小的影响因素：材料、长度、横截面积有关．材料一
定，导体的长度越短，横截面积越大，电阻越小；根据即可判断。
19、
【答案】甲；1
【考点】焦耳定律的计算公式及其应用
【解析】【解答】电阻丝的材料与横截面积相同，电阻丝越长电阻越大，由于L甲＞L乙，则R甲＞R乙，两电阻丝串联，通过它们的电流I与通电时间t都相等，由Q=I2Rt可知：Q甲＞Q乙，在相等时间内电阻丝甲产生的热量多，火柴1先达到其燃点，火柴1先燃烧。故答案为：甲；1
【分析】电阻丝电阻与材料、长度、横截面积有关，在材料与长度相同的情况下，电阻丝越长，电阻越大；应用焦耳定律判断电阻丝产生热量的多少，然后判断哪根火柴先燃烧。
20、
【答案】3.36×105①3.6×105
【考点】热量的计算，电功的计算，电功与热量的综合计算
【解析】【解答】（1）在标准大气压下，水的沸点为100℃，水吸收的热量：Q吸=cm（t-t0）=4.2×103J/（kg?℃）×1kg×（100℃-20℃）=3.36×105J；（2）电磁炉正常工作，P=P额=1500W，正常工作4min消耗的电能：
W=Pt=1500W×240s=3.6×105J。故答案为：3.36×105；3.6×105
【分析】知道水的质量、水的比热容、水温度的变化，利用吸热公式求水吸收的热量；
知道电磁炉的电功率和工作时间，利用电功率定义式可以求电流做功（消耗的电能）。
三、实验探究题
21、
【答案】
（1）电阻
（2）电流
（3）C
（4）甲；气体的热胀冷缩效果比固、液体更明显，实验现象更直观，时间更短．
【考点】焦耳定律
【解析】【解答】（1）甲图中两电阻串联，则两电阻中的电流相等，则可知热量应与电阻有关，根据气球膨胀的多少可知热量的多少，则可知热量与电阻大小的关系；（2）乙图中两电阻并联，则B、D两容器中的电流不同，而两电阻丝的电阻相同，故探究的应是热量与电流的关系；（3）甲图中两电阻串联，则通过两电阻的电流相等，由焦耳定律可得，电阻大的电阻丝产生的热量较多，即B中产生的热量较多；乙
图中两电阻并联，则电压相等，由可得，电阻小的产生的热量较多，故C比D产生的热
量要多；而B、D电阻相等，由欧姆定律可得，B中电流小于D中电流，故D中热量要比B中热量多，故C中热量最多；（4）选用图甲好处是：气体的热胀冷缩效果比固液态更明显，实验现象更直观，时间更短。故答案为：（1）电阻；（2）电流；（3）C；（4）甲；气体的热胀冷缩效果比固、液体更明显，实验现象更直观，时间更短．
【分析】由甲图可知，两电阻串联，则可知电路中电流一定相等，由焦耳定律可知两瓶中产生的热量应与电阻有关，故可探究电流产生的热量与电阻的关系；由乙图可知两电阻并联，而B瓶与D瓶电阻相等，则可知两瓶中的电流不同，故由焦耳定律可得两瓶中热量与通过的电流有关；由焦耳定律比较四个电阻产生的热量可知哪个电阻丝产生的热量最多；根据气体及固体的热胀冷缩性质的不同，可以分析哪种实验方法更直观；而由气球演示不能得出准确的温度变化，故无法得出定量关系，故二者各有优缺点。
22、
（1）电流相等①气球膨胀的大小
（2）电源电压太低①装置气密性不好
（3）从做功角度：生活经验--①水沸腾时，继续加热，水蒸气能把壶盖顶起；②水沸腾变成水蒸气，能为机械提供动力．实验现象--①水沸腾时，继续加热，试管的塞子能被冲出；②水沸腾时，继续加热，水蒸气能推动叶轮转动．从热传递角度：生活经验--①水沸腾变成蒸气能为城市的集中供热提供优越的方式；
②100℃的水蒸气烫伤比100℃的水烫伤更严重．实验现象--①实验能说明沸水与同温度的蒸汽给物体加热效果不同；②水沸腾时，继续加热，产生较多蒸汽能把馒头较快蒸熟．
【考点】电热
【解析】【解答】（1）控制在电流相同的条件下，相等时间内，观察比较两个气球膨胀的程度，判断电流产生的热量跟电阻大小的关系．（2）实验现象不明显的原因：装置气密性不好（气球漏气）；球皮太厚；电阻R1、R2的阻值相近；电源电压太低（电流太小）．（3）故答案为：（1）电流相等；气球膨胀的大小；（2）电源电压太低；装置气密性不好；（3）如上分析．
【分析】串联电路中电流处处相等，通电时间相同；电流产生的热量不能直接看出来，是通过气球膨胀的大小来反映的，气球膨胀越大，电流产生热量越多；
电热和电阻有关，当电流和能电时间一定时，电阻越大，产生的电热越多；
水沸腾时，虽然继续加热，但温度保持不变，所加的热量正好用来完成沸腾，即使液态的水变为气态，生活经验--水沸腾时，继续加热，水蒸气能把壶盖顶起。
23、
【答案】
（1）液面高度差
（2）电阻；b
（3）电流；c
【考点】焦耳定律
【解析】【解答】（1）电流通过导体产生热量的多少不能直接观察，但液体温度的变化可以通过液面高度差的变化来反映，这种研究方法叫转换法；（2）如图甲，两个电阻串联在电路中，电流相同，通电时间相同，电阻不同，运用控制变量法，探究电流产生热量跟电阻的关系。通过一段时间，b容器中电流产生的热量较多，该容器的电阻最大；（3）图乙装置中一个5Ω的电阻与两个5Ω的电阻并联后再串联，根据串联电路的电流特点可知，右端两个电阻的总电流和左端的电阻电流相等，即I右=I左，两个5Ω的电阻并联，根据并联电路的电流特点知I右=I内+I外，所以，I左＞I内，烧瓶内的电阻值都是5Ω，阻值相等，通电时间相等，电流不同，运用控制变量法，探究电流产生热量跟电流的关系；通过一段时间，c容器中电流产生的热量多．故答案为：液面高度；（2）电阻；b；（3）电流；c
【分析】电流通过导体产生热量的多少不能直接观察，但液体温度的变化可以通过液面高度差的变化来反映，这种研究方法叫转换法；
电流产生的热量跟电流大小、电阻大小、通电时间有关．探究电流产生热量跟电阻关系时，控制通电时间和电流不变；探究电流产生热量跟电流关系时，控制电阻和通电时间相同．
24、
（1）14.4J
（2）当开关S1、S3闭合，S2断开时，整个电路消耗的电功率最大，此时的最大电功率为15W．
【考点】电功率的计算，焦耳定律的计算公式及其应用
【解析】【解答】（1）只闭合S2时，R1与R2串联，串联电路中总电阻等于各分电阻之和，即：R=R1+R2=6Ω+4Ω=10Ω，则电路中的电流：，通电10s的时间内电流通过R2产生的电热：
；（2）当开关S1、S3闭合，S2断开时，两电阻并联，电路中的总电阻最小，由可知，电源电压一定时,电功率最大；因并联电路中总电阻的倒数等于各分电阻
倒数之和，所以，由得，电路中的总电阻：，则电路的最大电功率：．答：（1）只闭合S2，通电10s的时间内电流通过R2
产生的电热是14.4J；（2）当开关S1、S3闭合，S2断开时，整个电路消耗的电功率最大，此时的最大电功率为15W．
【分析】（1）只闭合S2时，R1与R2串联，根据电阻的串联和欧姆定律求出电路中的电流，根据Q=I2Rt
求出通电10s的时间内电流通过R2产生的电热；（2）电源的电压一定，由可知，当电路中的电
阻最小时，电路中的总功率最大，根据电阻的串并联可知，当两电阻并联时电路中的电阻最小，据此进行解答。
25、
【答案】
（1）6.72×105J
（2）93.3%
（3）24000焦
【考点】电功与热量的综合计算
【解析】【解答】（1）水吸收的热量：Q吸=cm（t-t0）=4.2×103J/（kg?℃）×2kg×（100℃-20℃）=6.72×105J （2）由图象可知，加热时电水壶的功率P加热=1200W，则10min消耗电能产生的热量：Q=W=P加热
t=1200W×10×60s=7.2×105J，热水壶效率：（3）保温状
态下，电水壶消耗的电能：W=P保温t保温=80W×（15-10）×60s=24000J；答：（1）加热过程中水吸收的热量是6.72×105J；（2）加热时电水壶的热效率是93.3%；（3）保温状态下，电水壶消耗的电能是24000焦。【分析】再根据Q=cm（t-t0）求出瓶内水吸收得热量；由Q=W=Pt求出消耗电能产生的热量，应用效率公式可求出加热时电热水瓶的热效率；由W=Pt可以求出保温状态下消耗的电能。
一、初中物理焦耳定律的应用问题 1．以下原理与应用上下对应正确的是（） A．B． C． D． 【答案】C 【解析】 【分析】 【详解】 A．原理为电磁感应原理；扬声器是利用通电导体在磁场中受力的作用，故A错误；
B．原理为通电导体在磁场中受力的作用；麦克风是利用电磁感应原理，故B错误；C．原理为电流的磁效应即电流周围存在磁场；电铃是利用电流的磁效应，使电磁铁吸引衔铁击打铃盖发出声音，故C正确； D．原理为电流的热效应，电流做功将电能转化为内能；电风扇是利用电流做功将电能转化为机械能，故D错误。 故选C。 2．图中电源电压保持不变，灯泡标有"6V，3W字样，当开关s闭合时.灯泡L正常发光，电流表的示数为0.8A，则电阻R=____Ω．.通电10s. R产生的热量为______J. 【答案】20Ω 18J 【解析】 【分析】 【详解】 当闭合开关S时，灯L正常发光，说明电源电压为U=6V，电流表测的是总电流，则 I=0．8A， 由P=UI可知，灯泡中的电流： I L =P额/U额=3W/6V=0.5A， 根据并联电路的干路电流等于各支路电流之和可知：电阻中的电流: I R=I-I L =0.8A-0.5A=0.3A， 由I=U/R得,电阻: R=U/I R=6V/0．3A=20Ω； 通电1min电阻R产生的热量： Q=W=UI R t=6V×0．3A×10s=18J。 3．两个发热电阻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,两个电阻在100s内产生的热量是_______J． 【答案】1：4 200 【解析】 【分析】 【详解】 两电阻串联在电路中时时，电流相等，根据U IR =得，R1、R2两端的电压之比： 111 2221 4 U IR R U IR R ===；
《焦耳定律》教学设计 一、教学目标： 1、知识和技能目标：知道电流的热效应，理解焦耳定律的内容、公式及其运用，知道电热器的原理及构造。 2、过程与方法目标：要求学生能从感知事物→提出问题→自己设计→动手动脑探究科学规律中体会科学研究的方法，学会科学探究、知识迁移的方法，培养学生的科学研究的能力。 3、情感态度与价值观目标：激发和培养学生的科学探究与创新的思想和精神，培养学生的辩证唯物主义精神，渗透实事求是和科学献身教育，激励学生努力学习。 二、教学重点与难点 如何引导学生进行科学探究；如何使学生在科学探究中掌握科学研究的方法，培养科学研究的能力。 三、教法与学法 将学生分组，以小组为单位进行教师引导下的科学探究，加强组内同学间的合作、讨论和交流，加强师生间相互反馈，以问题和小组交流贯穿教学的始终，不断提出新问题，不断解决新问题。开学时就将学生4人一组分组，分组时男女生分开后，自由组合，便于讨论与交流，随着学习的深入，可适当调整小组成员，每个组至少有一个好的同学能起到小老师的作用，带领小组同学开展自主式学习。 四、教具与学具 学生用：铁架台、学生电源、大号试管和温度计各三支、导线若干、量筒、煤油、电阻丝（5、10、10欧各一根，教师课前用电炉丝截取并焊好导线）。每小组一套。 教师用：与学生的基本相同，温度计改用数字的，另加各种电热器（电炉、电饭锅、白炽灯、电风扇等）、多媒体课件及教学平台。 五、探究实验：研究通电导体产生的热量跟电流、电阻和时间的关系。 六、教学活动实录（部分）： （一）导入新课 师：（教师出示电饭锅，白炽灯、电风扇）这几种电器各有什么功能？ 生：煮饭、照明、吹风。 师：这些电器虽然功能不同，有没有共同点？ （学生小组讨论，请三位同学上来各拿一个电器，同时通电实验1分钟，并请他们触摸电器和电扇的电动机部分） （凡教师提出问题，教师留有一定的时间，让学生同桌或四人小组讨论） 生：它们工作时都会发热。 师：对！电流通过任何电器或导体，电器和导体都会发热，这种现象叫电流热效应。（教师
第四节焦耳定律 一、填空题 1、如图所示为“iPad”的充电器，参数标有5V2.1A，表示充电电压是5V，最大输出电流2.1A， 电板充满电所储存的电能是113400J。充电时的能量转换是电能转化为______（化学/内）能。 若“iPad”充电时以最大输出电流充电，要将空电板充满电需要______h，小明觉得充电时间 太长了，他想为什么苹果公司在设计时不把最大输出电流提高呢？这样可以实现快速充电， 于是他请教了物理老师，老师告诉了他一个信息，影响锂电池寿命的最大杀手是电板发热， 小明恍然大悟，请你解释其中的原因________。 2、电热毯是冬季北方常用的取暖设备，它是利用________来工作的。而计算机内都装 有小风扇，它工作时把热空气驱走，这是为了________。 3、某加热装置的工作原理如图所示，两电阻丝的阻值相等，电源电压不变，它有加热 和保温两个工作状态。当开关S1接b，S2断开时，它是处于状态，此时电路功率为P1；当开关S1接a，S2闭合时，电路功率为P2，则P1∶P2＝。 4、小刚用如图甲所示电路来探究电流与电压的关系，闭合开关S，将滑动变阻器的滑片P 从a端移至b端，电流表和电压表的示数变化关系如图乙所示，由图像可得，定值电阻R1 的阻值是?．实验时，电源电压保持5V不变，当滑片P位于a端时，滑动变阻 器消耗的电功率是＿＿＿W，此时，电阻R1在10min内产生的热量为J 5、一个电热水壶，铭牌部分参数如下：额定电压220V，额定功率模糊不清， 热效率为90%。正常工作情况下烧开满壶水需要5min，水吸收的热量为 118800J，此时热水壶消耗的电能为________J，其额定功率为________W， 电阻是________Ω。若实际电压为198V，通过电热水壶的电流是________A， 1min内电热水壶产生的热量是________J。(假设电阻不随温度改变) 6、灯具研究所为了研究白炽灯丝的温度对白炽灯平均寿命的影响，做了如 下实验：保持灯丝内惰性气体的压强为0.1atm，钨丝粗细为250 μm，通过改变钨丝中电流的大小来改变灯丝的温度，测得灯泡 的平均使用寿命与灯丝温度及电流间的关系如下表所示：分析 表中实验数据可以预测：在与上述实验相同的条件下，钨丝温 度在2200K时，其平均使用寿命应最接近于________h，你作出 这样的预测的理由是_____． 7、如图是电动汽车动力系统示意图。汽车行驶时，通过改变滑动变阻器的阻值来调节电动机转速，从而改变行驶速度。当汽车速度最大时，电压表的示数为180V，电流表的示数为15A，此时电动机消耗的功率为W。若电动机的内阻为0.4Ω，则电动机内阻的发热功率为W。 8、如图是某电热器的电路示意图，R1、R2为电热器发热电阻丝，若R1＝R2＝60.5Ω， 则电热器在旋钮开关接触点“2”时通电1min产生的热量是_____________J。现小 明想在电路中加一个“倾倒开关”，使电热器被碰倒时能自动断开电路，以免引起 火灾。该开关最好应安装在示意图中A、B、C、D、E中的_________点处。 9、饮水机是一种常用的家用电器，其加热水槽部分工作原理电路图如图，其中S 是一个温控开关，R1为电加热管，当饮水机处于加热状态时，水被迅速加热，达到 预定温度时，S自动切换到另一处于保温状态.请回答下列问题：
2020届中考物理计算题解题攻略专题3.3 用焦耳定律解决电学计算题解题策略 1.电流通过导体产生的热量求解公式 （1）焦耳定律：Q＝I2Rt （2）纯电阻电路中，Q＝W=Pt=U2t/R=UIt=I2Rt 2.在利用焦耳定律求解计算题注意 （1）涉及的四个物理量要一一对应，简单来说就是导体的电阻为R，通过这个导体的电流为I，通电时间为t，则电流通过导体产生的热量为Q＝I2Rt （2）公式中各个物理量的单位必须都得是国际单位，即电流I的单位是安培（A）、电阻R的单位是欧姆（Ω）、时间t的单位是秒（s），则热量的单位是焦耳（J） 类型1.利用焦耳定律直接求解 【例题1】（2019北京）如图所示的电路中，电源两端电压保持不变，电阻丝R1的阻值为10Ω．当开关S 闭合后，电压表的示数为2V，电流表的示数为0.4A．求： （1）通电10s电阻丝R1产生的热量； （2）电源两端的电压。 【答案】（1）通电10s电阻丝R1产生的热量为16J； （2）电源两端的电压为6V。 【解析】（1）通电10s电阻丝R1产生的热量： Q＝I2R1t＝（0.4A）2×10Ω×10s＝16J。 （2）由I＝得，R1两端的电压： 知识回顾 类型与典例突破
U1＝IR1＝0.4A×10Ω＝4V， 根据串联电路电压规律可知，电源电压： U＝U1+U2＝4V+2V＝6V。 类型2.结合图像获取信息，利用焦耳定律求解 【例题2】（2017?淄博）如图甲所示。电源电压保持不变，R0为定值电阻。闭合开关S，将滑动变阻器的滑片从a端滑到b端的过程中，电压表示数U与电流表示数I间的关系图象如图乙所示。求： （1）电源电压、R0的阻值、滑动变阻器的最大阻值。 （2）当滑片在a端时，通电1min电阻R0产生的热量。 【答案】（1）电源电压为12V，R0的阻值为10Ω，滑动变阻器的最大阻值为20Ω； （2）当滑片在a端时，通电1min电阻R0产生的热量为96J。 【解析】（1）当滑片位于b端时，电路为R0的简单电路，电压表测电源的电压，电流表测电路中的电流，此时电路中的电流最大，由图乙可知，电源的电压U=12V，电路中的最大电流I大=1.2A， 由I=可得，R0的阻值： R0===10Ω； 当滑片位于a端时，R0与R串联，电流表测电路中的电流，电压表测R0两端的电压，此时电路中的电流最小， 由图乙可知，电路中的电流I小=0.4A，U0=4V， 因串联电路中总电压等于各分电压之和， 所以，滑动变阻器两端的电压： U滑=U﹣U0=12V﹣4V=8V， 则滑动变阻器的最大阻值： R===20Ω；
电功率和热功率 1．一台电动机，额定电压为100 V ，电阻为1 Ω.正常工作时，通过的电流为5 A ，则电动机因发热损失的功率为( ) A ．500 W B ．25 W C ．1 000 W D ．475 W 答案 B 解析 电动机的热功率P ＝I 2r ＝52×1 W ＝25 W ，B 正确，A 、C 、D 错误． 电功和电热 2．通过电阻R 的电流为I 时，在t 时间内产生的热量为Q ，若电阻为2R ，电流为I 2，则在时间t 内产生的热量为( ) A ．4Q B ．2Q C.Q 2 D.Q 4 答案 C 解析 根据Q ＝I 2Rt 得，电阻变为原来的2倍，电流变为原来的1 2，时间不变，则热量变为原来 的1 2 .C 正确． 非纯电阻电路的特点及有关计算 图263 3．如图263所示是一直流电动机工作时的电路图．电动机内阻r ＝0.8 Ω，电路中另一电阻R ＝10 Ω，直流电压U ＝160 V ，电压表示数U V ＝110 V ．试求： (1)通过电动机的电流； (2)输入电动机的电功率； (3)电动机输出的机械功率． 答案 (1)5 A (2)550 W (3)530 W 解析 (1)由电路中的电压关系可得电阻R 的分压U R ＝U －U V ＝(160－110) V ＝50 V 通过电阻R 的电流I R ＝ U R R ＝50 10 A ＝5 A 即通过电动机的电流I M ＝I R ＝5 A. (2)电动机的分压U M ＝U V ＝110 V
输入电动机的功率P 入＝I M ·U M ＝550 W. (3)电动机的发热功率P 热＝I 2M r ＝20 W 电动机输出的机械功率P 出＝P 入－P 热＝530 W (时间：60分钟) 题组一 电功和电功率 1．关于电功，下列说法中正确的有( ) A ．电功的实质是静电力所做的功 B ．电功是电能转化为其他形式能的量度 C ．静电力做功使金属导体内的自由电子运动的速率越来越大 D ．电流通过电动机时的电功率和热功率相等 答案 AB 2．关于四个公式①P ＝UI ；②P ＝I 2 R ；③P ＝U 2R ；④P ＝W t ，下列叙述正确的是( ) A ．公式①④适用于任何电路的电功率的计算 B ．公式②适用于任何电路的热功率的计算 C ．公式①②③适用于任何电路电功率的计算 D ．以上均不正确 答案 AB 解析 P ＝UI 、P ＝W t 适用于任何电路的电功率的计算，而P ＝I 2 R 、P ＝U 2R 只适用于纯电阻电路 的电功率的计算，故A 正确，C 错误．P ＝I 2 R 适用于任何电路的热功率的计算，P ＝UI 、P ＝ U 2 R 只适用于纯电阻电路的热功率的计算，故B 正确． 3．两个精制电阻，用锰铜电阻丝绕制而成，电阻上分别标有“100 Ω，10 W ”和“20 Ω，40 W ”，则它们的额定电流之比为( ) A.5∶5 B.10∶20 C.5∶10 D ．1∶2 000 答案 C 解析 由公式P ＝I 2R 得：I ＝ P R ，所以I 1∶I 2＝5∶10. 4．额定电压、额定功率均相同的电风扇、电烙铁和日光灯，各自在额定电压下正常工作了相同的时间．比较它们产生的热量，结果是( ) A ．电风扇最多 B ．电烙铁最多 C ．日光灯最多 D ．一样多 答案 B 解析 在三种用电器中，只有电烙铁能将电能全部转化为内能，电风扇部分电能转化为机械能，日光灯部分电能转化为光能，故B 选项正确．
9-18-4焦耳定律 一.教学目标 (一) 知识与技能 1.知道电流的热效应。 2.理解焦耳定律的内容、公式、单位及其运用。 3.了解电热在生产和生活中的应用。 (二) 过程和方法 1.通过探究“电流通过导体产生的热量跟哪些因素有关”初步培养学生发现、研究、解决问题的能 力。 2.知道等效替代法和控制变量法在本节实验中的运用。 (三) 情感、态度与价值观 1.通过对焦耳生平的介绍培养学生热爱科学，勇于克服困难的信念。 2.通过对所学知识的应用，体会物理知识来源于生活，服务于社会的理念。 二.教学背景分析 （一）教材分析 焦耳定律是九年级物理第十八章第四节的内容，是本章的重点，是初中物理学习的重要任务之一，是能量守恒定律在电能与内能之间转化的具体体现。教材在电功、电功率之后安排焦耳定律，符合学生的认知规律，本节由“电流的热效应、焦耳定律和电热的利用与防止”三部分组成，研究电热与电阻、电流、通电时间的定性关系，焦耳定律的理解及应用既是教学重点又是教学难点。教学中，做好实验及分析实验现象是关键。本节课的设计体现从生活走向物理，从物理走向社会的基本理念，注重科学的探究，激发学生的学习兴趣，培养良好的思维习惯。 （二）学生学习背景分析 1.学生对焦耳定律较为陌生，但有一定的电流的热效应认识。由于新课程理念与应试教育观念的冲突，学生对探究教学形式还有某些不适应。 2.九年级学生有一定的归纳能力、分析能力，能对较简单的物理现象进行归纳并得出初步结论， 但用图像法收集与分析实验数据的能力较为薄弱。 三.教学重难点
1.重点： 通过实验研究电热与电流、电阻和通电时间的关系，并确定研究方法及实验操作中各个环节应注意的问题。 2.难点： 对焦耳定律的理解及焦耳定律在实际生活中的应用。 四.教学方法 观察法、讨论法、讲练法、小组合作探究。 五.教学用具和实验器材 多媒体课件、焦耳定律演示器、电流表、电源、开关、导线、滑动变阻器等。 六.课时安排 1 课时 七.教学过程
电功率和热功率 1.一台电动机，额定电压为100 V，电阻为1 Q .正常工作时，通过的电流为5 A，则电动 机因发热损失的功率为（） A. 500W B. 25W C . 1 000 W D . 475 W 答案B 解析电动机的热功率P= I2r = 52X 1 W = 25 W , B正确，A、C、D错误. 电功和电热 I 2 ?通过电阻R的电流为I时，在t时间内产生的热量为Q,若电阻为2R,电流为，则在时间t内产 生的热量为（） Q Q A. 4Q B. 2Q C. D.- 2 4 答案C 2 1 解析根据Q = I2Rt得，电阻变为原来的2倍，电流变为原来的-，时间不变，则热量变为 1 原来的^.C正确. 非纯电阻电路的特点及有关计算
图263 3 ?如图263所示是一直流电动机工作时的电路图?电动机内阻阻R = r = 0.8 Q,电路中另一电10 Q,直流电压U = 160 V，电压表示数U V = 110 V .试求： (1) 通过电动机的电流； (2) 输入电动机的电功率； (3) 电动机输出的机械功率. 答案(1)5 A (2)550 W (3)530 W 解析⑴由电路中的电压关系可得电阻R的分压U R = U —U V = (160 —110) V = 50 V U R 50 通过电阻R的电流I R = = ~~ A = 5 A R 10 即通过电动机的电流I M = I R= 5 A. ⑵电动机的分压U M = U V = 110 V 输入电动机的功率P入=I M? U M = 550 W. ⑶电动机的发热功率P热=i M r = 20 W 电动机输出的机械功率P出=P入一P热=530 W (时间：60分钟) 题组一电功和电功率 1 .关于电功，下列说法中正确的有() A. 电功的实质是静电力所做的功 B. 电功是电能转化为其他形式能的量度
焦耳定律计算题 姓名：_____________班级：_____________ 1、如图所示的电路中，电阻R1的阻值为10Ω，闭合开关s，的示数为0.4A, 的示数为0.6A，求： (l）通过R2的电流； (2)Rl两端的电压； (3）在60S内Rl产生的热量。 2、如图所示，标有“6V 2W”字样的灯泡L与电阻R串联后接在电源上，开关S闭合后，灯泡L恰能正常发光，电路消耗的总功率为10W。 求：通电1分钟，电流通过电阻R产生的热量。 3、在如图14所示的电路中，电源电压不变，R1=3Ω，R2=6Ω。(1)当S l、S3断开，S2闭合时，电流表示数为1A，求电源电压。当S l、S3闭合，S2断开时，求：(2)电路中的总功率；(3)通电1min，电阻R1产生的热量。 4、如图为一台两挡式电热水器的内部简化电路。S为温控开关，当S接a时电路中的电流为5 A；当S接b时电路消耗的电功率为22 W，求： （1）R 1 的电阻； （2）高温挡时电路消耗的电功率； （3）在低温挡工作l0 min，电流通过R 2 产生的热量。
5、电饭锅工作时有两种状态：一种是加热状态，另一种是保温状态。如图所示为电饭锅的电路图，R1、R2为电热丝，S为温控开关，A、B两点接在家庭电路上。当S闭合时，电饭锅处于加热状态，加热功率为1000W；当S断开时，电饭锅处于保温状态，保温功率为100W．求： （1）电饭锅加热30s，电热丝产生的总热量是多少？ （2）电热丝R1、R2的阻值之比是多少？ （3）电饭锅保温30min，电热丝产生的R2产生的热量是多少？ 6、小明学了家庭电路知识后，利用电能表和秒表测量家中电热水器的实际功率。他的做法是：打开标有“220V 1210W”的热水器，关掉家里的其他用电器，测得电能表（标有“1800r/kW·h”）的铝盘转过200转所用的时间是400s。（热水器电热丝的阻值不变） 求：（1）热水器消耗的电能（2）热水器的实际功率。（3）通过热水器的电流。 7、有一海尔电热水器铭牌如右表： ⑴防电墙技术就是在电热器内部形成永久性电阻，从而降低在异常情况下经过人体的电流值，经过防电墙处理后，人体承受的电压不高于12V，如图19所示，这就保证人体的安全，人体的最大电阻约为20MΩ，求防电墙的电阻大约是多少？ ⑵如图该热水器在10min内产生的热量为7.8×105J，求热水器的实际功率和电路的实际电压？ 8、有两根阻值分别为R1=30Ω和R2=60Ω的电热丝，以串联和并联两种方式接在36 V的电源两端，不考虑温度对电热丝电阻的影响。求：
计算题 1．如图所示电路中，一直流电动机与阻值R=9Ω的电阻串联接在电源上。电源电动势E=20Ｖ、内阻r=1Ω，用理想电压表测出电动机两端的电压U=10Ｖ。已知电动机线圈电阻R M=1Ω，求： （1）电路中的电流为多少？ （2）电动机输出的功率为多少？ （3）电动机的效率？ 2．如图所示，电路中电源电动势为E，内阻不计．水平放置的平行金属板A、B间的距离为d，板长为L。在A板的左端且非常靠近极板A的位置，有一质量为m、电荷量 为－q的小液滴以初速度v0水平向右射入两板间．(重力加速度用 g表示)则： (1)若使液滴能沿v0方向射出电场，电动势E1应为多大？ (2)若使液滴能从B板右端边缘射出电场，电动势E2应为多大？ 3．如图所示，电路两端电压U恒为28V，电灯上标有“6V，12W”字样，直流电动机线圈电阻R=2Ω.若电灯恰能正常发光， 求：(1)流过电灯的电流是多大？ (2)电动机两端的电压是多大？ (3)电动机输出的机械功率是多少。 4．如图所示，电阻R1＝8Ω，电动机绕组电阻R0＝2Ω，当电键K断开时，电阻R1消耗的电功率是2.88W；当电键闭合时，电阻R1消耗的电功率是2W，电动机刚好正常工作。若电源的电动势为6V。求： （1）电源内阻r； （2）当电键K闭合时，电动机正常工作的电压和功率； （2）电动机正常工作时输出的机械功率。
5．如右图所示的电路中，两平行金属板A 、B 水平放置，两板间的距离d=40 cm.电路电压恒为U=24V ，电阻R=16Ω。闭合开关S ，待电路稳定后，将一带正电的小球从B 板小孔以初速度v 0=4 m/s 竖直向上射 入板间。若小球带电荷量为q=1×10-2 C ，质量为m=2×10-2 kg ，不考虑空气阻力。 求：（1）滑动变阻器接入电路的阻值为多大时，小球恰能到达A 板？ （2）此时滑动变阻器消耗功率是多大？(取g=10 m/s 2) 6． 如图所示，电源电动势E ＝10 V ，内阻r ＝1 Ω，R 1＝3 Ω，R 2＝6 Ω， C ＝30 μF. （1）闭合开关S ，求稳定后通过R 1的电流； （2）然后将开关S 断开，求电容器两端的电压变化量和断开开关后流过 R 1的总电量； （3）如果把R 2换成一个可变电阻，其阻值可以在0～10 Ω范围变化，求开关闭合并且电路稳定时，R 2消耗的最大电功率． 7．如图所示电路中，电阻R 1=R 2=R 3=12Ω，当电键S 断开时，电压表的 示数为6V ；电键S 接在b 点时，电压表的示数是7.8V 。求：(电压表 的内阻非常大，流过电压表的电流可忽略不计) (1)电键S 接a 点时电压表的示数 (2)电源的电动势和内阻 (3)电键S 接在b 点时，电源总功率和电阻R 3的功率 R S P E A B v 0
选修3-1 第二章 2.5焦耳定律 一、教材分析 焦耳定律是重要的物理定律，它是能量守恒定律在电能和热能转换中的体现，本节在电学中是重要的概念之一。 二、教学目标 （一）知识与技能 1、理解电功的概念，知道电功是指电场力对自由电荷所做的功，理解电功的公式，能进 行有关的计算。 2、理解电功率的概念和公式，能进行有关的计算。 3、知道电功率和热功率的区别和联系。 （二）过程与方法 通过推导电功的计算公式和焦耳定律，培养学生的分析、推理能力。 （三）情感、态度与价值观 通过电能与其他形式能量的转化和守恒，进一步渗透辩证唯物主义观点的教育。 三、教学重点难点 【教学重点】电功、电功率的概念、公式；焦耳定律、电热功率的概念、公式。 【教学难点】电功率和热功率的区别和联系。 四、学情分析 学生学好这节知识是非常必要的， A.重点：理解电功和电功率和焦耳定律。B.难点：帮助学生认识电流做功和电流通过导体产生热量之间的区别和联系是本节的教学难点，防止学生乱套用公式。C.关键：本节的教学关键是做好通电导体放出的热量与哪些因素有关的实验。在得出了焦耳定律以后介绍焦耳定律公式及其在生活、生产上的应用 五、教学方法 等效法、类比法、比较法、实验法 六、课前准备 灯泡（36 V，18 W）、电压表、电流表、电源、滑动变阻器、电键、导线若干、投影仪、投影
片、玩具小电机 七、课时安排 八、教学过程 （一）预习检查、总结疑惑 （二）情景引入、展示目标 教师：用电器通电后，可以将电能转化成其他形式的能量，请同学们列举生活中常用的用电器，并说明其能量的转化情况。 学生：（1）电灯把电能转化成内能和光能； （2）电炉把电能转化成内能； （3）电动机把电能转化成机械能； （4）电解槽把电能转化成化学能。 教师：用电器把电能转化成其他形式能的过程，就是电流做功的过程。电流做功的多少及电流做功的快慢与哪些因素有关呢？本节课我们学习关于电功和电功率的知识。 （三）合作探究、精讲点播 1、电功和电功率 教师：请同学们思考下列问题 （1）电场力的功的定义式是什么? （2）电流的定义式是什么? 学生：（1）电场力的功的定义式W=qU q （2）电流的定义式I= t 教师：投影教材图2.5-1（如图所示） 如图所示，一段电路两端的电压为U，由于这段电路两端 有电势差，电路中就有电场存在，电路中的自由电荷在电场力 的作用下发生定向移动，形成电流I，在时间t内通过这段电 路上任一横截面的电荷量q是多少? 学生：在时间t内，通过这段电路上任一横截面的电荷量q=It。 教师：这相当于在时间t内将这些电荷q由这段电路的一端移到另一端。在这个过程中，电场力做了多少功？ 学生：在这一过程中，电场力做的功W=qU=IUt
一、初中物理焦耳定律的应用问题 1．电熨斗通电一段时间后变得很烫，而连接电熨斗的导线却不怎么热，这主要是因为 A ．导线的电阻远小于电熨斗的电阻，导线消耗的电能很少 B ．通过导线的电流小于电熨斗的电流 C ．导线散热比电熨斗快 D ．导线的绝缘皮隔热 【答案】A 【解析】 【详解】 电熨斗跟导线串联，通过它们的电流I 和通电时间t 相等；因为2 Q I Rt ， R R 电熨斗导线＞＞， 所以产生的热量： Q Q 电熨斗导线＞＞， 即相同时间内导线产生的热量远小于电熨斗产生的热量，而与散热快慢、隔热效果无关，故A 正确，BCD 错误。 2．图中电源电压保持不变，灯泡标有"6V ，3W 字样，当开关s 闭合时.灯泡L 正常发光，电流表的示数为0.8A ，则电阻R =____Ω．.通电10s. R 产生的热量为______J. 【答案】20Ω 18J 【解析】 【分析】 【详解】 当闭合开关S 时，灯L 正常发光，说明电源电压为U =6V ，电流表测的是总电流，则I =0．8A ， 由P =UI 可知，灯泡中的电流： I L =P 额/U 额=3W/6V=0.5A ， 根据并联电路的干路电流等于各支路电流之和可知：电阻中的电流: I R =I-I L =0.8A-0.5A=0.3A ， 由I =U/R 得,电阻: R =U /I R =6V/0．3A=20Ω； 通电1min 电阻R 产生的热量： Q =W =UI R t =6V×0．3A×10s=18J 。
3．家用电吹风的简化电路如图所示，主要技术参数如表。则该电吹风正常工作吹热风时，电热丝的阻值是___________Ω，正常工作吹热风5min 电热丝产生的热量是___________J 。 【答案】55 2.64×105 【解析】 【详解】 (1)[1]由表格数据可知，电吹风吹冷风时的功率，即电动机的功率为120W ，由图知，电吹风正常工作且吹热风时，电动机和电热丝并联，因电路的总功率等于各用电器功率之和，所以电热丝的功率： 1000W 120W 880W M P P P =-=-=电热丝热； 并联电路中各支路两端的电压相等，由2 U P R =可得电热丝的电阻： ()2 2 220V 55880W U R P ===Ω电热丝 电热丝 ； [2]电吹风正常工作且吹热风时，5分钟内电流通过电热丝产生的热量： 5880W 560 2.6410J R Q W P t s ===??=?。 4．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4 V 的电源上，1 min 内两电阻产生的总热量为_____J 。 【答案】R 甲 120 【解析】 【分析】 【详解】 [1]已知R 甲＞R 乙，根据焦耳定律Q =2I Rt ，两个电阻串联后，通过的电流相等，相同时间内，电阻R 甲产生热量较多。 [2]两电阻并联，由Q =2I Rt ,I = U R 得， Q 甲=2U t R 甲=()24V 60s 40Ω?=24J ，Q 乙=2U t R 乙 =()24V 60s 10Ω?=96J 共产生的热量 Q =Q 甲+Q 乙=24J+96J=120J
焦耳定律练习题 一、填空题 1、电热毯是冬季北方常用的取暖设备，它是利用________来工作的。而计算机内都装有小风扇，它工作时把热空气驱走，这是为了________。 2、某加热装置的工作原理如图所示，两电阻丝的阻值相等，电源电压不变，它有加热和保温两个工作状态。当开关S 1接b ，S 2断开时，它是处于 状态，此时电路功率为P 1；当开关S 1接a ，S 2闭合时，电路功率为P 2，则P 1∶P 2＝ 。 3、小刚用如图甲所示电路来探究电流和电压的关系，闭合开关S ，将滑动变阻器的滑片P 从a 端移至b 端，电流表和电压表 的示数变化关系如图乙所示，由图像可得，定值电阻R 1的阻值是 ?．实验时，电源电压保持5V 不变，当滑片P 位于a 端时，滑动变阻器消耗的电功率是＿＿＿ W ，此时，电阻R 1在10min 内产生的热量为 ______J 二、选择题 4、一只“220V 45W ”的电烙铁，在额定电压下使用，每分钟产生的 热量是( ) A 、45J B 、220J C 、2700J D 、9900J 4、如图1所示，额定功率为2W 的小灯泡Ｌ和一个阻值为4Ω的电阻 Ｒ串联后接到电压为6V 的电源上，小灯泡恰能正常发光。则通电1分钟，小灯泡产生的热量是（ ） Ａ．80J Ｂ．120J Ｃ．540J Ｄ．无法判断 5、家用电吹风由电动机和电热丝等组成，为了保证电吹风的安全使用，要求：电动机不工作时，电热丝不能发热；电热丝发热和不发热时，电动机都能正常工作。如下图所示电路中符合要求的是（ ） 6、电流通过导体时导体会发热，根据这个道理可制成 （ ） A ．电风扇 B ．电铃 C ．电炉 D ．发 电机 7、一台电动机正常工作时线圈两端的电压为380V ，线圈电阻为2 ，线圈中电流为10A 。 这台电动机正常工作1S 消耗的电能为W ，产生的热量为Q ，则（ ）
焦耳定律 计算题专项练习 一、计算题 1、如图11所示，电源电压为9V恒定不变，小灯泡L标有“6V 3W”字样，滑动变阻器R1标有“20Ω 2A”字样，定值电阻R2=10Ω。 (1)只闭合开关S1，调节滑动变阻器的滑片P，使小灯泡恰好正常发光，求此时电流表的示数和滑动变阻器接入电路 的电阻值。 (2)把滑动变阻器的滑片P移至b端，只闭合开关S2、S3，求R1两端的电压和10s内电流通过定值电阻R2产生的热量。 2、家用电饭煲是利用电流的热效应来工作的，如图是某种型号电饭煲的简化电路．当温控开关S闭合时，电饭煲处于加热状态，此时若它两端的电压为220V，它的功率为1100W（不考虑温度对电阻值的影响）．则 （1）电饭煲在加热状态下工作0.1h，消耗的电能为多少kW?h？ （2）R0的电阻为多少Ω？ （3）当温控开关S断开时，电饭煲的总功率与加热状态时相比，将如何变化？并请说明原因． 3、CFXB型热水杯的原理图如图所示，它有加热和保温两档，通过单刀双掷开关S进行调节，R0、R为电热丝．当开关S接加热档时，电路的功率为1000W，当开关S接保温档时，电路的总功率为44W，R0、R阻值恒定不变．
（1）在保温档正常工作时，电路中的电流是多少？ （2）电热丝R0、R的阻值多大？ （3）在一标准大气压下把一满壶水从30℃烧开需要14分钟，求这个热水壶的效率是多少？（c水=4.2×103J/（㎏?℃） 4、小梦家新买了一口电饭锅，如图甲所示．通过查看说明书，发现电饭锅工作时有两种状态：一种是锅内的水烧干以前的加热状态，另一种是水烧干后的保温状态．图乙是电饭锅的电路图，R2=60.5Ω，保温时总功率为100W． （1）自动开关S接通时，电饭锅处于哪种状态？此时电功率多大？ （2）R1的阻值多大？ （3）用电饭锅将5kg水加热升温20℃（整个过程不计能量损失），需要多长时间？ 5、如图，电源电压恒定，R1、R2是定值电阻，R1=10Ω，滑动变阻器R3标有“20Ω 0.5A”字样．只闭合开关S1，电流表的示数为0.9A；再闭合开关S2、S3，电流表的示数变为1.5A，求： （1）电源电压； （2）开关S1、S2、S3都闭合时，R2在10s内产生的热量； （3）只闭合开关S3，移动变阻器滑片时，R1的电功率变化范围． 6、如图所示的电路中，电源电压恒为6V，小灯泡L上标有“6V，3W”的字样，电阻R1的阻值为8Ω，滑动变阻器R2上标有“10Ω，2A”的字样．求： （1）小灯泡L正常工作时的电阻； （2）开关S1与S2都断开，S闭合时，R1在10min内产生的热量； （3）当开关S1、S2、S都闭合，电流表的示数为1．5A时，R2消耗的电功率．
焦耳定律 课题焦耳定律课型新授课 教学目标1．了解电流的热效应及电能与热能的转化； 2．理解焦耳定律内容及表达式，并利用其解决相关简单计算；3．了解电流热效应的应用与危害防控。 教学重点引导学生探究电热与电阻之间关系，并初步归纳其结论。 教学难点电热与电流为“二次方”关系的得出与理解。 教学准备课件，导学案 教学方法先学后教，学案导学，合作达标 教学后记 教学环节教师活动学生活动备注 一、讲授新课知识点一：电流的热效应 任何导体中有电流通过时，导体都要发热，如电放锅、电热器、电熨斗等利用电能来加热的设备；日常生活中，我们不需要发热的电器：如电风扇、电脑等通电时也会产生热量，所以电流通过导体时都会有电能转化成内能，这个现象叫做电流的热效应。 那么，电流通过导体时产生的热量与什么因素有关呢？ 实验探究：影响电热的因素 设计实验：两个透明容器中封闭着等量的空气，U形管中液面高度的变化反映密闭空气温度的变化，从而可以间接比较电阻丝放热的多少——转换法 1.研究电热与电阻的关系： 如下图所示，将两个阻值不同的电阻串联，以保证电流和通电时间一定，观察两液柱高度的变化。
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.研究电热与电流关系 如下图所示，将三个阻值相同的电阻混联，以保证电阻和通电时间一定，观察两液柱高度的变化。 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。 生活经验告诉我们，通电时间越长，电流通过导体时产生的热量越多。 【典型例题】将规格都是“220V 100W”的一台电风扇、一台电视机和一把电烙铁分别接入家庭电路中，通电时间相同，下 列有关说法中，错误 ．．的是： A．三个电器消耗的电能一样多 B．电流通过三个电器做功一样多 C．三个电器产生的热量一样多 D．电烙铁产生的热量最多
焦耳定律 夯基提能作业 A组基础巩固 一、选择题 1.(2017山东潍坊,5,2分)下列家用电器中,利用电流热效应工作的是() 2.假设导体没有电阻,当用电器通电时,下列说法正确的是() A.白炽灯仍然能发光 B.电动机仍然能转动 C.电饭锅仍然能煮饭 D.电熨斗仍然能熨衣服 3.(2018北京,21,2分)(多选)小辉想探究电流通过电阻时产生的热量与哪些因素有关。他连接了如图所示的电路进行实验,其中两个完全相同的烧瓶内分别装有质量相等、初温均为25 ℃的煤油,阻值为5 Ω和10 Ω的电阻丝R1、R2。闭合开关一段时间后,记录此时两个温度计的示数。根据上述实验,下列说法中正确的是() A.此实验探究的是热量与电阻的关系 B.此实验探究的是热量与电流的关系 C.此实验探究的是热量与时间的关系 D.此实验中用温度计示数变化的大小反映产生热量的多少 4.(多选)如图是研究电流通过导体产生的热量与哪些因素有关的实验,下列分析正确的是()
A.甲、乙两次实验都应用了控制变量法 B.甲实验通电一段时间后,左侧容器内空气吸收的热量更多 C.乙实验是为了研究电流产生的热量与电阻的关系 D.乙实验通电一段时间后,右侧U形管中液面的高度差比左侧的小 二、填空题 5.(2017湖南邵阳,24,2分)一根电阻丝的电阻是10 Ω,通过2 A的电流时,1 min内产生的热量是J。 6.(2018吉林,15,2分)一只标有“8 V0.4 A”的小灯泡,接在电源电压为12 V的电路中,为使其正常发光,应串联一个Ω的电阻;该电阻通电10 s所产生的热量是J。 三、实验探究题 7.小明利用如图所示的实验装置探究“导体产生的热量与电阻大小的关系”。甲、乙两瓶中装有质量与初温相同的煤油,甲瓶中铜丝的电阻比乙瓶中镍铬合金丝的电阻小。实验中,乙瓶中的温度计示数升高得快,由此得出的实验结论是 。 8.[2018甘肃兰州,28(3),3分]某兴趣小组的同学,做了以下探究实验: 探究“通电导体产生的热量Q与电阻R的关系”。他们选用了以下实验器材:两个完全相同的烧瓶,烧瓶内分别装有质量和初温相同的水和煤油,相同的温度计
《焦耳定律》教学设计教学目标设计 教学策略设计 教学过程设计
主题合作学习 讨论： 1.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 去研究？ 2.实验时怎样来反映和比较 电流产生的热量的多少？ （提示：左右两透明密闭容器中 装有等质量的空气） 演示实验（一）研究电热与电阻 大小的关系 展示实验装置1： 观察本实验装置，讨论： 1．应控制哪几因素相同？ 2．两电阻为什么要串联？ 电路接通，进行实验，观察U 形管中液柱的上升情况。利用平板 及投屏软件将实验现象直接投到大 屏幕上。 分析实验现象可以得到什么结 论？ 演示实验<二>：研究电热与电 流大小的关系 展示装置2： 观察本实验装置，讨论： 1．应控制哪几因素相同？ 2．右边电阻上为什么要再并联 一个电阻？ 电路接通，进行实验，观察U 学生讨论得出： 1.控制变量法 2.通过空气受热膨胀程 度，观察产生热量的多少; 实 验中，通过观察两个U形 管中染色水柱液面高度的 变化来判断产生热量的多 少。 观察装置讨论得出： 1．实验时要控制电路中 的电流和通电时间相同，改 变电阻。 2．电阻串联，可以使流 过两个电阻的电流和通电 时间相同。 观察记录现象 根据实验现象，得出结 论：在电流和通电时间相同 时，电阻越大，这个电阻产 生的热量越多。 学生观察实验装置讨论得 出： 1．实验时要控制电阻和通 电时间相等，改变电流。 2．使右边容器中的电阻丝 中的电流与左边容器中的 电阻丝不等（左边电流大于 右边电流）。 观察记录现象 根据实验现象得出结论： 在电阻和通电时间相同时， 电流越大，这个电阻产生的 热量越多。 培养学生 利用控制变 量的方法来 设计实验。 培养学生 利用转换法 把不易观察 的量转换为 易观察的现 象。 通过分析实 验装置的合 理性来培养 学生的设计 实验的能力。 会根据实 验现象得出 结论，利用控 制变量法准 确的描述结 论。
. 电功率和热功率 1．一台电动机，额定电压为100 V ，电阻为 1 Ω.正常工作时，通过的电流为 5 A，则电动机因发热损失的功率为( ) A．500 W B．25 W C．1 000 W D．475 W 答案 B 2 2× 1 W＝25 W ，B 正确，A、C、D 错误．解析 电动机的热功率P＝ I r＝5 电功和电热 2．通过电阻R的电流为I 时，在t 时间内产生的热量为Q，若电阻为2R，电流为I ，则在时间t 2 内产生的热量为( ) Q A．4Q B．2Q C. 2 D. Q 4 答案 C 解析根据Q＝I2Rt 得，电阻变为原来的 2 倍，电流变为原来的 1 ，时间不变，则热量变为原来 2 1 的 2.C 正确． 非纯电阻电路的特点及有关计算 图263 3．如图263 所示是一直流电动机工作时的电路图．电动机内阻r＝0.8 Ω，电路中另一电阻R＝10 Ω，直流电压U＝160 V ，电压表示数U V ＝110 V ．试求： (1)通过电动机的电流； (2)输入电动机的电功率； (3)电动机输出的机械功率． 答案(1)5 A (2)550 W (3)530 W 解析(1)由电路中的电压关系可得电阻R 的分压U R＝U－U V＝(160－110) V ＝50 V 通过电阻R 的电流I R＝U R ＝ R 50 10 A ＝5 A 即通过电动机的电流I M＝I R＝5 A. (2)电动机的分压U M ＝U V＝110 V
.
输入电动机的功率 P (3)电动机的发热功率 P 电动机输出 (时间： 60 分钟) 题组一 电功和电功率 1．关于电功，下列说法中正确的有 ( ) A ．电功的实质是静电力所做的功 B ．电功是电能转化为其他形式度 C ．静电力做功 使 金 属导体 内的 自由电子运 动 的大 D ．电流通过电动机时的电功率和热功率相等 答案 AB 2．关于四个公式① P ＝UI ；② P ＝I 2 U W 2 R ；③ P ＝ ；④ P ＝ ，下列叙述正确的是 ( ) R t A ．公式①④适用于任何电路的电功率的计算 B ．公式②适用于任何电路的热功率的计算 C ．公式①②③适用于任何电路电功率的计算 D ．以上均不正确 答案 AB 解析 P ＝ UI 、 P ＝ W t 适用于任何电路的电功率的计算，而 P ＝I 2R 、P ＝ 2 的电功R 适用于任何电路的热功率的计算， P ＝ UI 、P ＝ 只适用于纯电阻电路的热功率的计B 正确． 3．两个精制阻，用锰铜电阻丝绕制而成，电阻标有“ 100 Ω，10 W ”和“ 20 Ω， 40 W ”，则它们的额定比为 ( ) A. 5∶ 5 B. 10∶ 20 C. 5∶ 10 D ．1∶ 2 000 答案 C 解析 由公式 P ＝ I 2R 得： I ＝ P R ，所以 I 1∶ I 2＝ 5∶ 10. 4．额定电压、额定功率均相同的电的时间．比较它们产生 ( ) A ．电风扇最多 B ．电烙铁最多 C ．日光灯最多 D ．一样多 答案 B 解析 在三种用电器中，只有电烙铁能将电能全部转化为内能，电风扇部分电能转化为机械 能，日光灯部.