第四节科学探究:电流的热效应【体验体验】电流的热效应电流的热效应活动活动: :在电饭锅内装入等质量的初温相同的水在电饭锅内装入等质量的初温相同的水, ,加热。观察电饭加热。观察电饭锅中的水及其导线的发热情况。锅中的水及其导线的发热情况。活动活动1:1:加热两分钟加热两分钟, ,用温度计测量锅内水的温度用温度计测量锅内水的温度, ,并用手摸导线并用手摸导线感受其温度。感受其温度。活动活动2:2:加热五分钟加热五分钟, ,用温度计测量锅内水的温度用温度计测量锅内水的温度, ,并用手摸导线并用手摸导线感受其温度。感受其温度。活动活动3:3:加热十分钟加热十分钟, ,用温度计测量锅内水的温度用温度计测量锅内水的温度, ,并用手摸导线并用手摸导线感受其温度。感受其温度。(1)(1)对比三次活动中温度计示数的变化对比三次活动中温度计示数的变化, ,可看出可看出, ,随着通电时间随着通电时间的加长的加长, ,锅内水的温度越来越锅内水的温度越来越( (选填选填“高高”或或“低低”) )。(2)(2)对比在相同时间内对比在相同时间内, ,电饭锅和导线的温度电饭锅和导线的温度, ,可看出可看出, ,在相同时在相同时间内间内, ,产的热多。产的热多。提示提示: :(1)(1)高高(2)(2)电饭锅电饭锅1.1.电流产生的热量与哪些因素有关电流产生的热量与哪些因素有关? ?有什么关系有什么关系? ?2.2.焦耳定律的内容和公式分别是什么焦耳定律的内容和公式分别是什么? ?探究探究1 1 电流产生的热量与哪些因素有关电流产生的热量与哪些因素有关结合结合“体验体验”, ,思考以下问题思考以下问题: :1.1.电流的热效应电流的热效应: :通过通过“体验体验”可知可知, ,电流通过导体时电流通过导体时, ,将将能转化为能转化为能能, ,导体发热。这种现象即为导体发热。这种现象即为电流的热效应。电流的热效应。提示提示: :电流的热效应是指电流通过导体时电流的热效应是指电流通过导体时, ,将电能转化成热将电能转化成热( (内内) )能。能。参考答案参考答案: :电热电热( (内内) )2.2.猜想与假设猜想与假设: :通过体验和日常现象通过体验和日常现象, ,电流的热效应与电流的热效应与、有关。有关。提示提示: :由体验可看出由体验可看出, ,通电时间越长通电时间越长, ,产热越多产热越多; ;电阻越大电阻越大, ,产热产热越多越多, ,故导体的产热多少与通电时间和电阻大小有关。根据生故导体的产热多少与通电时间和电阻大小有关。根据生活现象活现象, ,一般通过导体的电压越大一般通过导体的电压越大, ,它的电流越大它的电流越大, ,导体发热也导体发热也越多越多, ,故还可以猜想电流的热效应与通过导体的电流有关。故还可以猜想电流的热效应与通过导体的电流有关。参考答案参考答案: :通电时间电阻大小电流通电时间电阻大小电流3.3.实验方法实验方法: :和和。提示提示: :导体产热与多个因素有关导体产热与多个因素有关, ,为了保证探究的准确性为了保证探究的准确性, ,应采应采用控制变量法。由体验可知用控制变量法。由体验可知, ,导体产热的多少是通过用温度计导体产热的多少是通过用温度计测量水的温度变化看出来的测量水的温度变化看出来的, ,所以还用到转换法。所以还用到转换法。参考答案参考答案: :控制变量法转换法控制变量法转换法4.4.测量器材测量器材: :实验中为了明显观察到导体产热的变化实验中为了明显观察到导体产热的变化, ,所以应选所以应选用的液体是用的液体是; ;为了方便研究产热多少与电流大小为了方便研究产热多少与电流大小的关系的关系, ,还应选用的器材是还应选用的器材是_。提示提示: :液体的比热容越小液体的比热容越小, ,吸收相同的热量吸收相同的热量, ,温度升高得越明显温度升高得越明显; ;在电压一定时在电压一定时, ,电阻越大电阻越大, ,电流越小电流越小, ,所以为了方便改变电流大所以为了方便改变电流大小小, ,可选用滑动变阻器接入电路。可选用滑动变阻器接入电路。参考答案参考答案: :煤油滑动变阻器煤油滑动变阻器5.5.实验设计及分析实验设计及分析: :(1)(1)探究电流热效应与通电时间的关系探究电流热效应与通电时间的关系思路思路: :需控制需控制、不变不变, ,改改变变。参考答案参考答案: :电阻电流通电时间电阻电流通电时间总结结论总结结论: :实验中发现实验中发现, ,通电时间越长通电时间越长, ,瓶中的温度上升得越瓶中的温度上升得越高高, ,说明了说明了。提示提示: :同一个瓶中的电阻不变同一个瓶中的电阻不变, ,通过电阻的电流不变通过电阻的电流不变, ,通电时间通电时间越长越长, ,温度计示数变化越大温度计示数变化越大, ,表明电流通过导体产生的热量跟通表明电流通过导体产生的热量跟通电时间有关。电时间有关。参考答案参考答案: :电流通过导体产生的热量跟通电时间有关电流通过导体产生的热量跟通电时间有关, ,通电时间通电时间越长越长, ,产生的热量越多产生的热量越多(2)(2)探究电流热效应与电流的关系探究电流热效应与电流的关系思路思路: :需控制需控制、不变不变, ,改变改变。参考答案参考答案: :电阻通电时间电流电阻通电时间电流根据探究目的连接电路根据探究目的连接电路提示提示: :根据探究思路根据探究思路, ,要探究电流热效应与电流的关系要探究电流热效应与电流的关系, ,需控制需控制电阻和通电时间相同电阻和通电时间相同, ,改变电流改变电流, ,故通过调节滑动变阻器连入电故通过调节滑动变阻器连入电路的阻值路的阻值, ,改变电流。改变电流。参考答案参考答案: :如图所示如图所示总结结论总结结论: :实验中发现实验中发现, ,电流越大电流越大, ,温度上升越明显温度上升越明显, ,由此得出由此得出结论结论。提示提示: :调节滑动变阻器调节滑动变阻器, ,使滑动变阻器的电阻不同使滑动变阻器的电阻不同, ,电流不同电流不同, ,加加热相同的时间热相同的时间, ,发现电流大的煤油温度升高得多发现电流大的煤油温度升高得多, ,说明产生的热说明产生的热量跟电流有关。量跟电流有关。参考答案参考答案: :电流通过导体产生的热量跟电流有关电流通过导体产生的热量跟电流有关, ,电流越大产生电流越大产生的热量越多的热量越多(3)(3)探究电流热效应与电阻的关系探究电流热效应与电阻的关系思路思路: :需控制需控制、不变不变, ,改改变变。参考答案参考答案: :电流通电时间电阻电流通电时间电阻根据探究目的连接电路。根据探究目的连接电路。提示提示: :根据探究思路可知根据探究思路可知, ,需控制电流和通电时间相同需控制电流和通电时间相同, ,故需要故需要使两个电热丝串联使两个电热丝串联, ,且保证两个电热丝的材料不同且保证两个电热丝的材料不同, ,才能改变电才能改变电热丝的电阻。热丝的电阻。参考答案参考答案: :如图所示如图所示总结结论总结结论: :实验中发现实验中发现, ,电阻越大电阻越大, ,温度上升越明显温度上升越明显, ,由此得出由此得出结论结论_。提示提示: :两个电阻串联两个电阻串联, ,通过两个电阻的电流相等通过两个电阻的电流相等, ,在相等的时间在相等的时间内内, ,电阻大的电热丝放出的热量多电阻大的电热丝放出的热量多, ,说明电流产生的热量跟电阻说明电流产生的热量跟电阻有关。有关。参考答案参考答案: :电流通过导体产生的热量跟电阻有关电流通过导体产生的热量跟电阻有关, ,电阻越大产生电阻越大产生的热量越多的热量越多6.6.交流与评估交流与评估: :(1)(1)在实验中在实验中, ,滑动变阻器的作用是滑动变阻器的作用是: :_;_;_。提示提示: :把滑动变阻器接入电路把滑动变阻器接入电路, ,增大了电路中的电阻增大了电路中的电阻, ,可以限制可以限制电路中的电流电路中的电流, ,有保护电路的作用有保护电路的作用; ;另外另外, ,选用两个阻值相同的选用两个阻值相同的电阻电阻, ,各串联一个滑动变阻器各串联一个滑动变阻器, ,通过调节滑动变阻器的阻值通过调节滑动变阻器的阻值, ,在在相同的时间内通过大小不同的电流相同的时间内通过大小不同的电流, ,比较使质量相同的同种液比较使质量相同的同种液体温度升高的情况体温度升高的情况, ,判断电阻产生热量的多少。判断电阻产生热量的多少。参考答案参考答案: :保护电路保护电路改变电阻中的电流改变电阻中的电流(2)(2)实验中为什么选用煤油而不是水实验中为什么选用煤油而不是水? ?提示提示: :由于煤油的比热容比水的比热容小由于煤油的比热容比水的比热容小, ,吸收相同的热量后吸收相同的热量后, ,煤油升高的温度高煤油升高的温度高, ,实验现象明显。实验现象明显。参考答案参考答案: :煤油的温度变化明显煤油的温度变化明显探究探究2 2 焦耳定律焦耳定律1.1.填一填填一填: :(1)(1)通过通过“探究探究1 1”可知可知, ,电流产生的热量与通电时间、电流大电流产生的热量与通电时间、电流大小和导体的电阻都有关小和导体的电阻都有关, ,具体关系是电流通过导体时产生的热具体关系是电流通过导体时产生的热量跟量跟成正比成正比, ,跟跟成正比成正比, ,跟跟成正比成正比, ,这个规律就叫做焦耳定律。这个规律就叫做焦耳定律。参考答案参考答案: :电流的二次方导体的电阻通电时间电流的二次方导体的电阻通电时间(2)(2)如果用如果用Q Q表示电流流过导体时产生的热量表示电流流过导体时产生的热量,I,I表示导体中的电表示导体中的电流流,R,R表示导体的电阻表示导体的电阻,t,t表示通电时间表示通电时间, ,那么焦耳定律用公式表那么焦耳定律用公式表示为示为。参考答案参考答案: :Q=IQ=I2 2RtRt(3)(3)上式中上式中I I的单位是的单位是,R,R的单位是的单位是,t,t的单位是的单位是,Q,Q的单位是的单位是。参考答案参考答案: :A As sJ J2.2.练一练练一练: :小吴同学自制了一个简易的小吴同学自制了一个简易的“电热驱蚊器电热驱蚊器”，发热元件是一个，发热元件是一个阻值为阻值为1.01.010104 4 的电阻。当发热元件两端的电压为的电阻。当发热元件两端的电压为220 V220 V时，通电时，通电100 s100 s产生的热量为多少？产生的热量为多少？提示提示: :Q QI I2 2Rt=(0.022 A)Rt=(0.022 A)2 21.01.010104 4 100 s=484 J100 s=484 J。参考答案参考答案: :484 J484 J3.3.议一议议一议: :(1)(1)电热与电功在大小上有什么关系？电热与电功在大小上有什么关系？参考答案参考答案: :电流通过导体时，如果电流所做的功全部用来产生电流通过导体时，如果电流所做的功全部用来产生热量，则热量，则W=QW=Q；如果电流所做的功只有一部分用来产生热量，；如果电流所做的功只有一部分用来产生热量，则则W WQ Q。(2)(2)如果电流所做的功全部用来产生热量，你能推导出计算热如果电流所做的功全部用来产生热量，你能推导出计算热量的其他公式吗？量的其他公式吗？参考答案参考答案: :(3)(3)你还有哪些方法求解第你还有哪些方法求解第2 2题中发热元件产生的热量？题中发热元件产生的热量？参考答案参考答案: :Q=W=Q=W=UItUIt=220 V=220 V0.022 A0.022 A100 s=484 J100 s=484 J一、电流的热效应一、电流的热效应1.1.定义定义: :电流通过导体时电流通过导体时, ,电能转化为电能转化为_的现象。的现象。2.2.影响因素影响因素: :(1)(1)在电流和通电时间相同时在电流和通电时间相同时,_,_越大越大, ,产生的热量就产生的热量就_。(2)(2)在电阻和通电时间相同时在电阻和通电时间相同时,_,_越大越大, ,产生的热量产生的热量_。(3)(3)在电阻和电流相同时在电阻和电流相同时,_,_越长越长, ,产生的热量产生的热量_。热能热能电阻电阻越多越多电流电流越多越多通电时间通电时间越多越多二、焦耳定律二、焦耳定律1.1.内容内容: :电流通过导体产生的热量跟电流通过导体产生的热量跟_成正比成正比, ,跟跟_成正比成正比, ,跟跟_成正比。成正比。2.2.公式公式:_:_。电流的二次方电流的二次方导体的电阻导体的电阻通电时间通电时间Q=IQ=I2 2RtRt【拓展延伸拓展延伸】电流的效应电流的效应电流的效应是指电流的热效应、化学效应和磁效应。电流的热电流的效应是指电流的热效应、化学效应和磁效应。电流的热效应效应: :电流通过导体要发热电流通过导体要发热, ,这叫作电流的热效应。例如这叫作电流的热效应。例如, ,电灯、电灯、电炉、电烙铁、电焊等都是应用电流的热效应的例子。电流的电炉、电烙铁、电焊等都是应用电流的热效应的例子。电流的化学效应化学效应: :电流通过导电的液体电流通过导电的液体, ,会使液体发生化学变化会使液体发生化学变化, ,产生产生新的物质。电流的这种效果叫作电流的化学效应。例如新的物质。电流的这种效果叫作电流的化学效应。例如, ,电解、电解、电镀、电离等就属于应用电流的化学效应的例子。电流的磁效电镀、电离等就属于应用电流的化学效应的例子。电流的磁效应应: :给绕在软铁芯周围的导体通电给绕在软铁芯周围的导体通电, ,软铁芯就产生磁性软铁芯就产生磁性, ,这种现这种现象就是电流的磁效应。例如象就是电流的磁效应。例如, ,电铃、蜂鸣器、电磁扬声器等都电铃、蜂鸣器、电磁扬声器等都是利用电流的磁效应制成的。是利用电流的磁效应制成的。考点考点1 1 通电导体放出的热量跟哪些因素有关通电导体放出的热量跟哪些因素有关【典例典例1 1】小明利小明利用如图所示的实验装置探究用如图所示的实验装置探究“导体导体产生的热量与电阻大小的关系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都相甲、乙两瓶中装有质量与初温都相同的煤油同的煤油, ,甲瓶中铜丝的电阻比乙瓶甲瓶中铜丝的电阻比乙瓶中镍铬合金丝的电阻小。中镍铬合金丝的电阻小。(1)(1)实验中煤油吸热的多少是通过实验中煤油吸热的多少是通过( (选填选填“温度计示温度计示数数”或或“加热时间加热时间”) )来反映的。来反映的。(2)(2)为了在较短的时间内达到明显的实验效果为了在较短的时间内达到明显的实验效果, ,小明选用煤油小明选用煤油而不用水做实验而不用水做实验, ,是因为煤油的比热容是因为煤油的比热容( (选填选填“大于大于”或或“小于小于”) )水的比热容。水的比热容。(3)(3)通电一定时间后通电一定时间后, ,乙瓶中的温度计示数升高得快乙瓶中的温度计示数升高得快, ,由此得出由此得出的实验结论是的实验结论是_。(4)(4)该实验中用到的研究物理问题的方法是该实验中用到的研究物理问题的方法是。【思路导引思路导引】本题解题思路如下本题解题思路如下: :【精讲精析精讲精析】本题考查导体产生的热量与电阻大小关系的实验本题考查导体产生的热量与电阻大小关系的实验探究。探究。(1)(1)实验前实验前, ,甲、乙中的煤油温度相同甲、乙中的煤油温度相同, ,在实验过程中在实验过程中, ,两两电热丝放热电热丝放热, ,煤油吸热煤油吸热, ,温度升高温度升高, ,故煤油吸热的多少是通过温故煤油吸热的多少是通过温度计的示数来反映的度计的示数来反映的;(2);(2)在吸收相等热量和等质量的情况下在吸收相等热量和等质量的情况下, ,因煤油的比热容小于水的比热容因煤油的比热容小于水的比热容, ,根据根据Q Q吸吸= =cmtcmt可知煤油升温可知煤油升温比水显著比水显著, ,实验效果明显实验效果明显;(3);(3)由题图可知由题图可知, ,两电热丝串联两电热丝串联, ,通过通过的电流及通电时间相等的电流及通电时间相等, ,乙瓶中的温度计示数升高得快乙瓶中的温度计示数升高得快, ,说明乙说明乙瓶中电阻较大的镍铬合金丝放热多瓶中电阻较大的镍铬合金丝放热多, ,故可得出结论故可得出结论: :在电流和通在电流和通电时间相同时电时间相同时, ,导体电阻越大产生的热量越多导体电阻越大产生的热量越多;(4);(4)在该实验中在该实验中, ,两电热丝放热的多少两电热丝放热的多少, ,通过煤油升温的高低来反映通过煤油升温的高低来反映, ,这是转换法这是转换法; ;两电热丝串联两电热丝串联, ,控制电流及通电时间相等控制电流及通电时间相等, ,而电阻大小不同而电阻大小不同, ,这这是控制变量法。是控制变量法。答案答案: :(1)(1)温度计示数温度计示数(2)(2)小于小于(3)(3)在电流和通电时间相同时在电流和通电时间相同时, ,导体电阻越大产生的热量越多导体电阻越大产生的热量越多(4)(4)控制变量法或转换法控制变量法或转换法( (填对一个即可填对一个即可) )【方法归纳方法归纳】利用转化法和控制变量法利用转化法和控制变量法(1)(1)转化法转化法: :通过温度计变化的示数判断放出热量的多少。通过温度计变化的示数判断放出热量的多少。(2)(2)控制变量法控制变量法: :探究与电流的关系探究与电流的关系: :需要用到滑动变阻器和两个相同的电热需要用到滑动变阻器和两个相同的电热丝丝, ,且要并联连接且要并联连接; ;探究与电阻的关系探究与电阻的关系: :将两个不同的电热丝串联连接将两个不同的电热丝串联连接; ;探究与通电时间的关系探究与通电时间的关系: :用同一个电路用同一个电路, ,改变加热时间。改变加热时间。考点考点2 2 焦耳定律的应用焦耳定律的应用【典例典例2 2】图示为一款有高、低温两挡的蒸汽电熨斗电路原理图示为一款有高、低温两挡的蒸汽电熨斗电路原理图。图。R R1 1、R R2 2为电热丝为电热丝, ,其中其中R R2 2=242,=242,水升温并汽化成水蒸气水升温并汽化成水蒸气, ,从从而熨烫衣服。而熨烫衣服。(1)(1)电热丝是利用电流的电热丝是利用电流的_效应工作的。分析电路图效应工作的。分析电路图, ,闭合闭合S S1 1, ,当当S S2 2_时时, ,电熨斗处于高温挡。电熨斗处于高温挡。(2)(2)电熨斗处于低温挡时电熨斗处于低温挡时, ,正常工作功率为正常工作功率为100W100W。求。求: :通过电路通过电路的电流是多大的电流是多大?R?R1 1的电阻是多大的电阻是多大? ?通电通电3min3min产生的热量是多少产生的热量是多少? ?(3)(3)若将该款电熨斗进行改造若将该款电熨斗进行改造, ,使其正常工作时高温挡功率为使其正常工作时高温挡功率为1000W1000W。要求只改变其中一个电热丝的阻值。要求只改变其中一个电热丝的阻值, ,请你通过分析和计请你通过分析和计算算, ,求出该电热丝改变后的阻值应为多少求出该电热丝改变后的阻值应为多少? ?【思路导引思路导引】分析本题的两个关键点分析本题的两个关键点: :关键点关键点1:1:电压一定电压一定, ,电路电阻越小电路电阻越小, ,功率越大。功率越大。关键点关键点2:2:电热丝放出热量的计算公式电热丝放出热量的计算公式:Q=I:Q=I2 2RtRt。【精讲精析精讲精析】本题考查焦耳定律的应用。本题考查焦耳定律的应用。(1)(1)电熨斗工作时，电熨斗工作时，电流流过电阻产生热量，对水加热，使水汽化为蒸汽，因此电电流流过电阻产生热量，对水加热，使水汽化为蒸汽，因此电热丝是利用电流的热效应工作的；由电路图知，闭合热丝是利用电流的热效应工作的；由电路图知，闭合S S1 1，当，当S S2 2闭合时，两电阻丝并联，电路电阻最小，电源电压闭合时，两电阻丝并联，电路电阻最小，电源电压U U一定，由一定，由P= P= 可知此时电路功率最大，电熨斗处于高温挡。可知此时电路功率最大，电熨斗处于高温挡。(2)(2)由电由电路图知路图知: :当当S S1 1闭合，闭合，S S2 2断开时，电熨斗处于低温挡，此时只有断开时，电熨斗处于低温挡，此时只有电阻电阻R R1 1接入电路；通过电路的电流接入电路；通过电路的电流 0.45 A0.45 A，R R1 1的电阻的电阻 ；通电；通电t=3 min=180 st=3 min=180 s产生的热产生的热量量:Q=I:Q=I2 2Rt=(0.45 A)Rt=(0.45 A)2 2484 484 180 s=1.8180 s=1.810104 4 J J。(3)(3)当当开关开关S S1 1与与S S2 2都闭合时，电熨斗处于高温挡，电阻都闭合时，电熨斗处于高温挡，电阻R R1 1的功率的功率P P1 1= P= P低温挡低温挡=100 W=100 W，电阻，电阻R R2 2的功率的功率P P2 2=P-P=P-P1 1=1 000 W-100 W=1 000 W-100 W=900 W=900 W，则电阻，则电阻R R2 2改变后的阻值改变后的阻值答案答案: :(1)(1)热闭合热闭合(2)0.45A(2)0.45A4844841.81.810104 4J J(3)53.78(3)53.78【方法归纳方法归纳】焦耳定律的理解和应用焦耳定律的理解和应用(1)(1)公式的应用公式的应用应用公式应用公式电热电热( (焦耳定律焦耳定律) )适用范围适用范围基本公式基本公式Q=IQ=I2 2RtRt普遍适用普遍适用导出公式导出公式 t=t=UItUIt仅适用于纯电阻电路仅适用于纯电阻电路W=QW=Q(2)(2)串、并联电路中电流产生热量的分配串、并联电路中电流产生热量的分配串联电路中串联电路中, ,各处的电流都相等各处的电流都相等, ,各电阻的通电时间也相各电阻的通电时间也相等等, ,所以电流通过各电阻所产生的热量与其电阻成正比。即所以电流通过各电阻所产生的热量与其电阻成正比。即Q Q1 1QQ2 2=R=R1 1RR2 2。在并联电路中在并联电路中, ,各电阻两端电压相等各电阻两端电压相等, ,各电阻的通电时间也各电阻的通电时间也相等相等, ,所以电流通过各电阻所产生的热量与其电阻成反比所以电流通过各电阻所产生的热量与其电阻成反比, ,即即Q Q1 1QQ2 2=R=R2 2RR1 1。1.1.请你想象一下请你想象一下, ,假如没有电流的热效应假如没有电流的热效应, ,下列设备还能工作的下列设备还能工作的是是( () )A.A.白炽灯白炽灯 B.B.电烤箱电烤箱 C.C.保险丝保险丝 D.D.电风扇电风扇【解析解析】选选D D。本题考查电流热效应的应用。利用电流热效应。本题考查电流热效应的应用。利用电流热效应工作的用电器将电能转化为内能工作的用电器将电能转化为内能, ,故白炽灯、电烤箱、保险丝故白炽灯、电烤箱、保险丝都是利用电流热效应工作的都是利用电流热效应工作的; ;电风扇主要是把电能转化为机械电风扇主要是把电能转化为机械能能, ,因此假如没有电流的热效应因此假如没有电流的热效应, ,电风扇还可以工作电风扇还可以工作, ,故故D D选项正选项正确。确。2.2.电烙铁通电一段时间后变得很烫电烙铁通电一段时间后变得很烫, ,而连接电烙铁的导线却没而连接电烙铁的导线却没有明显发热有明显发热, ,这主要是因为这主要是因为( () )A.A.导线的绝缘皮隔热导线的绝缘皮隔热B.B.导线散热比电烙铁快导线散热比电烙铁快C.C.通过导线的电流小于通过电烙铁的电流通过导线的电流小于通过电烙铁的电流D.D.导线的电阻远小于电烙铁电热丝的电阻导线的电阻远小于电烙铁电热丝的电阻【解析解析】选选D D。本题考查焦耳定律的应用。导线与电烙铁串联。本题考查焦耳定律的应用。导线与电烙铁串联, ,流过它们的电流相同流过它们的电流相同, ,由于导线的电阻远小于电烙铁的电阻由于导线的电阻远小于电烙铁的电阻, ,根根据公式据公式Q=IQ=I2 2RtRt可知可知, ,导线产生的热量远小于电烙铁产生的热量导线产生的热量远小于电烙铁产生的热量, ,故选故选D D。3.3.在在“探究焦耳定律探究焦耳定律”的实验中的实验中, ,为了找出电流做功产生的热为了找出电流做功产生的热量与电阻的关系量与电阻的关系, ,必须同时保持必须同时保持( () )A.A.电阻相等和电流相等电阻相等和电流相等B.B.电阻相等和通电时间相等电阻相等和通电时间相等C.C.通电时间相等和电流相等通电时间相等和电流相等D.D.电阻相等、通电时间相等、电流相等电阻相等、通电时间相等、电流相等【解析解析】选选C C。本题考查焦耳定律实验中的研究方法。本题考查焦耳定律实验中的研究方法控制控制变量法。由焦耳定律变量法。由焦耳定律Q=IQ=I2 2RtRt知知, ,在研究电热与电阻的关系时在研究电热与电阻的关系时, ,应应保持电流和通电时间相同。故选保持电流和通电时间相同。故选C C。4.4.某暖手宝的部分性能指标如表某暖手宝的部分性能指标如表, ,当袋内的水原来温度是当袋内的水原来温度是2020时时, ,在额定电压下加热至指示灯熄灭在额定电压下加热至指示灯熄灭, ,此过程水吸收的热量是此过程水吸收的热量是J;J;若加热过程所需要的时间为若加热过程所需要的时间为210s,210s,不计热量的损失不计热量的损失, ,则加热电则加热电阻为阻为。 水的比热容为水的比热容为4.24.210103 3J/(kgJ/(kg)额定电压额定电压加热电阻加热电阻袋内充水袋内充水自动断电温度自动断电温度220V220V1L1L7070【解析解析】本题考查的是物体吸热和电流产热的计算。由题意可本题考查的是物体吸热和电流产热的计算。由题意可知知: :水的体积水的体积V=1L=1V=1L=11010-3-3m m3 3, ,水的质量水的质量m=m=VV=1.0=1.010103 3kg/mkg/m3 31 11010-3-3m m3 3=1kg,=1kg,Q Q吸吸= =cmtcmt=4.2=4.210103 3J/(kgJ/(kg)1kg1kg(70-20)(70-20)=2.1=2.110105 5J;J;由于不计热量的损失由于不计热量的损失, ,有有W=QW=Q吸吸, ,则暖手宝的功则暖手宝的功率率 该暖手宝的电阻该暖手宝的电阻答案答案: :2.12.110105 548.448.45.5.如图所示的装置可用来定性研究如图所示的装置可用来定性研究定律。将电阻定律。将电阻R R甲甲与与R R乙乙(R(R甲甲RR乙乙) )串联在电路中是为了使时间和串联在电路中是为了使时间和相同相同, ,通过温度计示数的变化通过温度计示数的变化可以比较可以比较的多少。的多少。【解析解析】本题考查电流热效应与哪些因素有关的探究。根据题本题考查电流热效应与哪些因素有关的探究。根据题图可知该实验装置是研究电流通过导体产生的热量与什么因素图可知该实验装置是研究电流通过导体产生的热量与什么因素有关有关, ,由此可得到焦耳定律。两电阻串联由此可得到焦耳定律。两电阻串联, ,可控制通电时间相同、可控制通电时间相同、通过的电流相同通过的电流相同, ,研究电热与电阻的关系。通过温度计示数的研究电热与电阻的关系。通过温度计示数的变化可以比较电流产生热量的多少。温度计示数变化越大变化可以比较电流产生热量的多少。温度计示数变化越大, ,电电流产生的热量越多。流产生的热量越多。答案答案: :焦耳电流电流产生热量焦耳电流电流产生热量6.6.如图所示是如图所示是“探究电流的热效应跟电阻大小的关系探究电流的热效应跟电阻大小的关系”的实验的实验装置图。装置图。A A、B B两瓶煤油中都浸泡着一段金属丝两瓶煤油中都浸泡着一段金属丝, ,烧瓶烧瓶A A内的金属内的金属丝是铜丝丝是铜丝, ,电阻较小电阻较小; ;烧瓶烧瓶B B内的金属丝是镍铬合金丝内的金属丝是镍铬合金丝, ,电阻较大。电阻较大。在实验中应使两瓶中盛装的煤油质量在实验中应使两瓶中盛装的煤油质量。那么。那么, ,当开关当开关S S闭合闭合, ,通电一段时间后通电一段时间后, ,两瓶中温度上升较快的是两瓶中温度上升较快的是( (选填选填“A A”或或“B B”) )瓶。瓶。【解析解析】本题考查本题考查“探究电流大小与电阻大小关系探究电流大小与电阻大小关系”实验中电实验中电阻丝的选择及产热多少的判定。阻丝的选择及产热多少的判定。“探究电流大小与电阻大小关探究电流大小与电阻大小关系系”应采用控制变量法应采用控制变量法, ,使两烧瓶内煤油的质量相同使两烧瓶内煤油的质量相同, ,两电阻丝两电阻丝串联串联, ,使流过它们的电流和通电时间相同。镍铬合金丝的电阻使流过它们的电流和通电时间相同。镍铬合金丝的电阻大于铜丝的电阻大于铜丝的电阻, ,所以在相同的电流和通电时间时所以在相同的电流和通电时间时, ,根据焦耳定根据焦耳定律可知律可知, ,电阻大的产热多。所以电阻大的产热多。所以B B烧瓶内煤油温度升高较快。烧瓶内煤油温度升高较快。答案答案: :相等相等B B7.7.如图是电动汽车动力系统示意图。汽车行驶时如图是电动汽车动力系统示意图。汽车行驶时, ,通过改变滑通过改变滑动变阻器的阻值来调节电动机转速动变阻器的阻值来调节电动机转速, ,从而改变行驶速度。当汽从而改变行驶速度。当汽车速度最大时车速度最大时, ,电压表的示数为电压表的示数为180V,180V,电流表的示数为电流表的示数为15A15A。求。求: :(1)(1)此时电动机消耗的功率。此时电动机消耗的功率。(2)(2)若电动机的内阻为若电动机的内阻为0.4,0.4,则一分钟内电动机内阻产生的热则一分钟内电动机内阻产生的热量是多少量是多少? ?【解析解析】本题考查了电功率及电热的计算。本题考查了电功率及电热的计算。(1)(1)电动机消耗的功率电动机消耗的功率P=UI=180VP=UI=180V15A=2700W;15A=2700W;(2)(2)一分钟内电动机内阻产生的热量一分钟内电动机内阻产生的热量Q=IQ=I2 2Rt=(15A)Rt=(15A)2 20.40.460s=5400J60s=5400J。答案答案: :(1)2700W(1)2700W(2)5400J(2)5400J 找找你容易错在哪里找找你容易错在哪里? ?一台电动机正常工作时一台电动机正常工作时, ,两端的电压为两端的电压为220V,220V,通过线圈的电流为通过线圈的电流为10A10A。若此线圈的电阻为。若此线圈的电阻为2,2,则这台电动机则这台电动机1min1min内产生的热量内产生的热量是多少焦耳是多少焦耳? ?【学生自答学生自答】W=Q=W=Q=UItUIt=220V=220V10A10A1min=2200J 1min=2200J 【教师点评教师点评】(1)(1)公式错误公式错误: :电动机工作时电动机工作时, ,把电功部分转化为电热把电功部分转化为电热, ,所以所以W W不不等于等于Q Q。(2)(2)单位没有进行换算单位没有进行换算, ,需将时间单位换算为需将时间单位换算为s s。【正确解答正确解答】Q=IQ=I2 2Rt=(10A)Rt=(10A)2 22260s=1.260s=1.210104 4J J