焦耳定律及其應(yīng)用

1、焦耳定律題一：一根60歐的電阻絲接在36伏的電源上，在5分鐘內(nèi)共產(chǎn)生多少熱量？題二：一臺電動機正常工作時，兩端的電壓為220V，通過線圈的電流為10A，若此線圈的電阻為2，那么它的電功率是_W，這臺電動機1min內(nèi)產(chǎn)生的熱量是_J，這臺電動機的效率是_。金題精講題一：在圖所示的各種家用電器中，利用電流熱效應(yīng)工作的是 （ ）題二：電爐絲斷了，去掉1/5后，仍然接在原來的電源兩端，則在相同時間內(nèi)產(chǎn)生的熱量與原來產(chǎn)生的熱量之比為（ ）A5 ：4 B1 ：5 C 5 ：1 D4 ：5題三：電飯鍋工作時有兩種狀態(tài)：一種是加熱狀態(tài)，另一種是保溫狀態(tài)。如圖所示為電飯鍋的電路圖，R1、R2為電熱絲，S為溫控開

2、關(guān)，A、B兩點接在家庭電路上。當S閉合時，電飯鍋處于加熱狀態(tài)，加熱功率為1000W；當S斷開時，電飯鍋處于保溫狀態(tài)，保溫功率為100W求：（1）電飯鍋加熱30s，電熱絲產(chǎn)生的總熱量是多少？（2）電熱絲R1、R2的阻值之比是多少？（3）電飯鍋保溫30min，電熱絲產(chǎn)生的R2產(chǎn)生的熱量是多少？思維拓展題一：在學(xué)校創(chuàng)新比賽中，小亮同學(xué)設(shè)計了一個多檔位的電熱水器。圖甲所示是他設(shè)計的電熱水器的工作電路圖，R1和R2是兩根電熱絲。他設(shè)計的旋轉(zhuǎn)開關(guān)如圖乙所示，旋轉(zhuǎn)開關(guān)內(nèi)有一塊絕緣圓盤，在圓盤的邊緣依次有共10個金屬觸點（在圖乙中用“”表示，“”中標有1、2、3、4編號，編號相同的觸點用導(dǎo)線連接）?？梢岳@中心

3、軸轉(zhuǎn)動的開關(guān)旋鈕兩端各有一個金屬滑片，轉(zhuǎn)動開關(guān)旋鈕可以將相鄰的觸點連接。例如，圖乙中，旋鈕上的箭頭指向圖中位置D，此時，金屬滑片將1、2兩觸點接通，同時另一端也將3、4兩觸點接通。當旋鈕上的箭頭指向A、B、C、D不同位置時，可以實現(xiàn)四檔加熱功率。他設(shè)計的四檔加熱功率如下表所示：溫度檔位高溫中溫2中溫1低溫加熱功率/W11006604402641如果要實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)開關(guān)沿某個方向轉(zhuǎn)動時，加熱功率依次遞減或遞增，通過計算，分析說明電熱絲R1和R2的阻值應(yīng)該分別為多大?旋鈕上的箭頭指向A、B、C、D不同位置時，分別對應(yīng)哪一檔加熱功率？2小亮根據(jù)計算結(jié)果，借助電池組、電壓表和電流表分別截取了電阻大小符合要求

4、的兩根電熱絲，并按電路圖連接好。經(jīng)檢查無誤后，小亮將電熱器接入家庭電路，同時借助電能表和手表測量電熱器在不同檔位工作時實際消耗的電功率，結(jié)果發(fā)現(xiàn)每一檔的實際功率均小于按照電熱絲電阻值計算的結(jié)果，測量后發(fā)現(xiàn)電源電壓為220V請簡單解釋產(chǎn)生這種偏差的原因。3使用中他發(fā)現(xiàn)水溫開始升高較快，后來水溫升高越來越慢，最后甚至會保持某個溫度不再升高，此時水并沒有沸騰。并且選擇加熱檔位功率越小，水能夠達到的最高溫度越低，這是為什么？講義參考答案重難點易錯點解析題一：6480J 題二：2200 W 1.2 ×104 J 90.9%金題精講題一：C 題二：A 題三：1、30000J； 2、9：1； 3、

5、18000J思維拓展題一：1、D：P11100W，C：P2=660W，B：P3=440W，A：P4=264W2、電熱絲的電阻會隨溫度而變化。在借助電池組、電壓表和電流表截取一定阻值的電熱絲時，電熱絲消耗的功率很小，一定時間內(nèi)產(chǎn)生的熱量少，故溫度低，此時電阻小；當電熱絲接入家庭電路工作時，消耗的電功率較大，一定時間內(nèi)產(chǎn)生的熱量多，溫度升高顯著，電阻變大明顯：由公式PU2/R可知，此時消耗的電功率比測得的電阻計算的電功率要小一些。3、電熱器在給水加熱時。由于水在吸熱的同時還在散熱（向空氣傳遞熱量、蒸發(fā)吸熱），并且隨著水溫的升高，水溫與環(huán)境溫度差增大，熱傳遞的速度加快、水蒸發(fā)時吸熱的速度也加快，導(dǎo)致

6、水的溫度升高減慢；當散失熱量與從電熱絲吸收到的熱量平衡時，水溫就不再升高了加熱功率越小，單位時間內(nèi)產(chǎn)生的熱量越少，達到上述平衡時與環(huán)境的溫差越小，所以水能達到的最高溫度越低。目的：綜合運用電學(xué)與熱學(xué)等知識實際問題。一、選擇題（2015四川樂山，第13題）如圖所示，將三個相同的空燒瓶口分別用完全相同的氣球密封，用三段阻值不同的電阻絲（R1R2R3）分別給三個燒瓶中的空氣加熱，通電一段時間后體積變化最大的氣球是( C )1題2題Aa Bb Cc D三個相同2.（2015四川自貢，第15題）將規(guī)格都是“220V 100W”的一臺電風扇、一臺電視機和一把電烙鐵分別接入同一家庭電路中，通電時間

7、相同，下列說法正確的是 ( C )A、三個用電器產(chǎn)生的熱量相同B、電風扇產(chǎn)生的熱量最多 C、電烙鐵產(chǎn)生的熱量最多D、電視機產(chǎn)生的熱量最多3.（2015湖北武漢，第19題）下圖是探究電流通過導(dǎo)體時產(chǎn)生熱的多少跟什么因素有關(guān)的實驗裝置。兩個透明容器中密封著等量的空氣，U形管中液面高度的變化反映密閉空氣溫度的變化。下列說法正確的是( C)A.該實驗裝置是為了探究電流產(chǎn)生的熱量與電阻的關(guān)系B.將左邊容器中的電阻絲換成10的電阻絲后，就可以探究電流產(chǎn)生的熱量與電阻的關(guān)系C.通電一段時間后，左側(cè)U形管中液面的高度差比右側(cè)的大D.該實驗裝置是利用U形管中液體的熱脹冷縮來反映電阻絲放出熱量

8、的多少4.（2015山東濰坊，第2題）下列圖所示的家用電器中，利用電流熱效應(yīng)工作的是(A )5.（2015江蘇鹽城，第2題）下列家用電器，主要利用電流熱效應(yīng)工作的是（ D ）A.收音機 B.電視機 C.電風扇 D.電飯鍋6.（2015湖南株洲，第1題）2014年諾貝爾物理學(xué)獎頒給了發(fā)明藍色二極管的三位科學(xué)家，他們的這項發(fā)明實現(xiàn)了利用二極管呈現(xiàn)白光，且發(fā)光效率高。LED燈（即發(fā)光二極管）不具有的特點是( D )A亮度高B能耗低C壽命長D發(fā)熱多7.（2015吉林長春，第2題）以下家用電器中利用電流熱效應(yīng)工作的是（ A ）A、電飯鍋 B、洗衣機 C、電冰箱 D、電風扇8.（2015福建廈門，第1題）

9、如圖1所示機器工作時應(yīng)用電流熱效應(yīng)的是(A )9.（2015湖南懷化，第9題）下面生活用具中，不是利用電流熱效應(yīng)工作的是（ C ）電飯鍋電熱水壺電風扇電烤火箱二、填空題1.（2015四川成都，第22題）如圖12所示，是晨晨同學(xué)探究焦耳定律的部分實驗裝置。己知R甲=5,R乙=10，在探究電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與電阻大小的關(guān)系時，應(yīng)將兩電阻絲聯(lián)在電路。若電路中的電流為0.3A，則甲電阻絲在I min內(nèi)產(chǎn)生的熱量為 J。1題2題【答案】串 272.（2015上海，第12題）某導(dǎo)體兩端的電壓為6伏，10秒內(nèi)通過該導(dǎo)體橫截面的電荷量為6庫，通過該導(dǎo)體的電流為安，這段時間內(nèi)電流做功為焦，該導(dǎo)體的電阻為歐。

10、答案：0.6 36 103.（2015湖北襄陽，第28題）電熱器是利用電流的_工作的；在電飯鍋、電熨斗、電風扇中，不屬于電熱器的是_。 答案：熱效應(yīng) 電風扇4.（2015山東聊城，第19題）如圖是研究“電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量和什么因素有關(guān)”的實驗，通電一段時間后，由現(xiàn)象可判斷電阻 產(chǎn)生的熱量較多在此實驗中用到的物理科學(xué)方法是 （寫出一種即可）【答案】R2（或10） 轉(zhuǎn)換法（控制變量法；放大法）5.（2015四川廣安，第15題）圖6是在一定溫度下，甲乙兩個電阻的電流與電壓的關(guān)系圖像。根據(jù)圖像可得 ；若將甲、乙串聯(lián)后接在同一電路上，產(chǎn)生的熱量 = 。答案：14，146.（2015黑龍江齊齊哈爾，第

11、23題）如圖是電飯鍋內(nèi)部簡化電路圖，已知R0=55，R1=1045，當S接“1”時，電飯鍋正常工作電路中電流是 A；當S接“2”時，通電1min產(chǎn)生的熱量是 J。6題 5題【答案】0.2 528007.（2015四川眉山，第55題）55.電動機在工作時會產(chǎn)生大量的熱，因此利用油對電動機降溫。已知電動機正常工作的電壓為220V，電阻為5，通過的電流為10A，則5min內(nèi)電動機產(chǎn)生的熱量為 J；產(chǎn)生熱量的80%被油吸收，這些熱量可以使質(zhì)量為4kg的油溫度上升 。（）答案： 158.（2015黑龍江龍東，第23題）如圖，是小謝同學(xué)探究“電流通過導(dǎo)體時產(chǎn)生的熱量與 的關(guān)系”的實驗裝置，此實驗采用的探究

12、方法有 。（答出一種即可）【答案】電阻 控制變量法 (轉(zhuǎn)換法)三、實驗探究題1.（2015福建福州，第30（2）題）他想設(shè)計一個電路探究電流產(chǎn)生的熱量與電流和電阻的關(guān)系。提供的器材是：圖22所示的三個插有溫度計的相同玻璃瓶（瓶內(nèi)裝有質(zhì)量、溫度相同的煤油，三根電阻絲的電阻大小關(guān)系為：R甲R乙R丙），還有一個滑動變阻器，一個單刀單擲開關(guān)，一個單刀雙擲開關(guān)（符號），電源以及若干導(dǎo)線。 本實驗中通過觀察_比較電流產(chǎn)生的熱量多少。 請你選擇合適的器材，設(shè)計一個不能拆裝且合理的實驗電路，在虛線框內(nèi)畫出實驗電路圖，并標出選擇的電阻。溫度計示數(shù) 如答圖5或答圖6（其他答案合理即可）2.（2015廣東省，第16

13、（3）題）用題16-4圖所示的裝置做“探究電流相同時，通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與電阻大小的關(guān)系”的實驗。（甲、乙是完全相同的密閉容器。閉合開關(guān)前，A、B兩U形管內(nèi)液面相平）由于電流產(chǎn)生的熱量不易直接測量，因此在實驗中是通過觀察U形管中液面的 來顯示甲、乙容器內(nèi)空氣溫度的變化，這里采用了 的探究方法。通過對比觀察， （選填“甲”、“乙”）容器中導(dǎo)體的電阻產(chǎn)生的熱量較多。由此可知，在電流強度和通電時間相同時，電阻越 ，導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量越多。【答案】高度差 轉(zhuǎn)換法 乙 大3.（2015北京，第37題）如圖19所示，實驗桌上有兩個完全相同的燒瓶，燒瓶內(nèi)裝有質(zhì)量相等，初溫相同的煤油，完全相同的溫度計，燒瓶內(nèi)還分

14、別裝有阻值為10的電阻絲R1和阻值為5的電阻絲R2。實驗桌上還有滿足實驗要求的電源、電阻箱和開關(guān)各一個，電流表和停表各一塊，導(dǎo)線若干。小新利用上述實驗器材證明“電流通過電阻產(chǎn)生的熱量跟電阻阻值大小有關(guān)”。小新的主要實驗過程如下： 將電阻箱、電流表及圖19所示的裝置甲等電路元件串聯(lián)接入電路中，將電阻箱的阻值調(diào)為5。 閉合開關(guān)，同時按下停表開始計時，記錄電流表的示數(shù)為0.3A，通電時間為2min時，停止計時，記錄此時溫度計的示數(shù)40，斷開開關(guān)。 用圖19所示的裝置乙替換電路中的裝置甲，將電阻箱的阻值調(diào)為10，閉合開關(guān)，同時按下停表開始計時，觀察電流表示數(shù)仍未0.3A，當溫度計示數(shù)為40時，停止計時

15、，讀出通電時間5min，記錄數(shù)據(jù)，斷開開關(guān)。于是小新認為“電流表通過電阻產(chǎn)生的熱量跟電阻阻值大小有關(guān)”。請根據(jù)以上敘述回答下列問題：1小新實驗過程中存在的問題： 2請你針尖對小新實驗過程匯總存在的問題，寫出改進措施： 【答案】（1）沒有控制時間一定；（2）加熱相同的時間，觀察溫度計示數(shù)變化4.（2015遼寧大連，第32題）小明猜想電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與電流、電阻和通電時間有關(guān)。為了探究“電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與電流是否有關(guān)”，所用的器材有：穩(wěn)壓電源、電流表、滑動變阻器、開關(guān)、停表各一個；絕熱的塑料盒一個，盒內(nèi)密封著空氣，盒內(nèi)的電阻絲的阻值是10，插在盒中的溫度計量程是0100；導(dǎo)線若干。（1

16、）用筆畫線代替導(dǎo)線，將圖16中的電路連接完整。（2）記錄實驗數(shù)據(jù)的表格如下表。實驗次數(shù)通電時間t/s電阻R/電流I/A盒內(nèi)空氣的初溫t0/盒內(nèi)空氣的末溫t/盒內(nèi)空氣升高的溫度t/熱量Q120100.2203212小20.3204727中30.4206949大分析表中的數(shù)據(jù)，得到的探究結(jié)論是： 。從表格中提取的能得出該結(jié)論的信息是： 。（3）實驗結(jié)束后，小明為了縮短實驗時間，對原實驗方案稍加改動：實驗器材不變，通電時間和電流的預(yù)設(shè)值不變，在每完成一次實驗（收集一組數(shù)據(jù)）后，不斷開開關(guān)，也不打開勇氣孔，直接把前一次實驗的末溫作為下一次實驗的初溫，再移動滑動變阻器滑片，使電流達到預(yù)設(shè)值時開始計時，2

17、0s后記錄末溫指出改動后方案的兩點不足（可以結(jié)合原方案的實驗數(shù)據(jù)）； 。 【答案】(1)如圖(1分)，(2)電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與電流有關(guān)。(1分)， 通電時間和導(dǎo)體的電阻一定，電流變化，導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量也變化.(1分)(3)改動后導(dǎo)致第三次實驗的末溫超過了溫度計的最大量程,， 無法完成第三次實驗.(1分)， 改動后，前一飲實驗的末溫并不是下一次實驗的初溫，所以初溫、 記錄有誤。四、計算題1（2015重慶A卷，第18題）如圖15所示，電源電壓不變。電阻R1的阻值為20，R2的阻值為30，閉合開關(guān)S，電流表的示數(shù)為0.3A，求：（1）電源電壓U；（2）通電100s電流通過電阻R2產(chǎn)生的熱量。答案

18、：（1）6V （2）1202.（2015年山東濟南，第44題）把一個標有“10V 3W” 的小燈泡和定值電阻R串聯(lián)后接在電壓為12V的電源上(如圖所示).小燈泡恰能正常工作。通過計算回答:(1)通過小燈泡的電流是多少? (2)串聯(lián)在電路中的定值電阻的阻值多大?(3)該電路工作10s定值電阻產(chǎn)生的熱量是多少?答案：（1）0.3A （2） （3）3.（2015湖南岳陽，第23題）一電熱飲水機。通過機內(nèi)溫控開關(guān)S進行自動控制。實像加熱和保溫兩種功能。電路原理如圖乙所示。電源電壓恒為220V，當開關(guān)S接a時，電路中電流為5A，當開關(guān)S接b時，電路消耗的功率為66W。求：（1）R1的阻值；（2）開關(guān)S接b時，電路中電流。（3）該飲水機在保溫狀態(tài)工作100S，R2產(chǎn)生的熱量。【答案