人教版九年級物理第十八章-第4節(jié)-焦耳定律（提升版）輔導(dǎo)教學(xué)案

第十八章第4節(jié)焦耳定律

輔導(dǎo)科目物理年級九年級教材版本人教版

講義類型提升版（適用于考試得分率在60%——80%以內(nèi)的學(xué)員）

1.知道電流的熱效應(yīng)。

教學(xué)目的2.知道焦耳定律，能夠利用焦耳定律進行簡單的計算。

3.知道電熱器發(fā)熱的原理，并能列舉出利用和防止電熱的實例。

重點：能理解焦耳定律的內(nèi)容、公式、單位；并會進行簡單的計算

重、難點

難點：用實驗探究焦耳定律

授課時長建議授課時長2小時

教學(xué)內(nèi)容

【課程導(dǎo)入】

星期天，小東的媽媽出門前囑咐小東別看電視，得先完成作業(yè),可是小東等媽媽一走，就看

起了電視，直到媽媽回來前才開始做作業(yè)，媽媽問小東為何沒有做完作業(yè)，小東說作業(yè)太難，可

是小東媽媽只用了一招就知道小東說了謊，請問，他媽媽是怎樣做的？

她摸了摸電視機的的散熱窗，發(fā)現(xiàn)那兒還熱著呢！

啟示：電視機工作，電流在做功，主要是電能轉(zhuǎn)化為光能。同時，電視機發(fā)熱，說明一部

分的電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。說明，電流具有熱效應(yīng)。

【新知講解】

※知識點一：焦耳定律

一、電流的熱效應(yīng)

生活中，很多用電器是利用電來獲得熱量的，比如以下四種用電器：電爐子、電熨斗、電暖

氣、電飯煲，你能找出這四用電器的共同點嗎？

生：這四種電器都是用電來獲得熱的。

師:這四種都是利用一種現(xiàn)象來工作的--電流的熱效應(yīng)。

1.電流的熱效應(yīng)：電流通過導(dǎo)體時發(fā)熱的現(xiàn)象，叫做電流的熱效應(yīng)。

2.實質(zhì)：電能轉(zhuǎn)化成內(nèi)能。

小結(jié)：電熱的實質(zhì)是電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的過程，同時也是電流做功的過程.電爐子、電飯鍋、電

烙鐵等用電器的目的就是把電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，從而供人們利用，這類電器叫電熱器；但是對

于像電風(fēng)扇、電冰箱、電視機、洗衣機等用電器，它們的主要目的不是將電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，

而是轉(zhuǎn)化為其他形式的能量，所以此時消耗的電能中，只有很少一部分電能轉(zhuǎn)化成了內(nèi)能.

電流的熱效應(yīng)是一種普遍現(xiàn)象。一切導(dǎo)體中有電流通過時。都會有電流的熱效應(yīng)。

3.電熱器的工作原理：電流的熱效應(yīng)

思考：導(dǎo)線和電爐絲串聯(lián)，為什么電爐絲熱得發(fā)紅而導(dǎo)線幾乎不熱？說明什么？

提出問題：電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生熱的多少跟什么因素有關(guān)？

4.探究：電流產(chǎn)生的熱跟哪些因素有關(guān)

(1)猜想

①可能與電壓有關(guān)，因為電壓越大，電爐中產(chǎn)生的熱越多；

②可能與電阻有關(guān)，因為電爐絲發(fā)熱，而跟電爐絲相連的銅導(dǎo)線卻不太熱；

③可能跟電流有關(guān)，因為常聽說，電流大容易引發(fā)火災(zāi)。

(2)討論:

①當(dāng)大家猜想電熱與多個因素有關(guān)，實驗研究時應(yīng)用什么方法去探究?

②實驗時產(chǎn)生那個熱量的多少怎樣來反映和比較

方案一方案二

方案一：電阻絲加熱密封容器中的空氣，u形管中液面形成高度差；液面差越大，產(chǎn)生的熱

量越多。

方案二：燒瓶內(nèi)裝有煤油，電阻絲產(chǎn)生熱量會使溫度升高，用溫度計測量溫度；溫度越高，

產(chǎn)生熱量的越多。

實驗中，將不易觀察到的現(xiàn)象通過其它直觀形象顯示出來，我們稱之為轉(zhuǎn)換法。以上兩種方

案中，加熱空氣快？還是加熱煤油速度快？

(3)設(shè)計實驗

①采用控制變量法

②采用轉(zhuǎn)換法：方案一中空氣受熱體積變化大，效果明顯。

原理：給密閉容器內(nèi)的電阻絲通電，電阻絲通電后放出的被量熱器內(nèi)的空氣吸收,空氣吸收熱后

膨脹，壓強變大，哪個電阻絲放出的熱量越多，量熱器內(nèi)空氣的溫度升高得越高，壓強越大，

U形管中的液面就越低。所以比較，U形管中的液面的高度差，就可以比較電流通過電阻絲做

功放出的熱量的多少.

(4)演示實驗

實驗一：探究產(chǎn)生熱量Q與電阻R的關(guān)系

①把兩個大小不同的電阻串聯(lián)，放在兩個密閉充滿空氣的容器中，電流和通電時間相等，比

較U形管中液面的高度變化，來判斷產(chǎn)生熱量的多少。

電路圖實物圖

②實驗數(shù)據(jù)

電流UA相等

RiR2

電阻/C510

液柱高度差小大

產(chǎn)生熱量（多/少）少多

③實驗結(jié)論：在電流和通電時間相同時，電阻越大，電流通過電阻產(chǎn)生的熱量越多。

實驗二：探究產(chǎn)生熱量Q與電流I的關(guān)系

①把兩個大小相同的電阻放在兩個密閉充滿空氣的容器中，在右瓶外并聯(lián)一個等大的電阻

的目的是:干路和支路上的電流不相等。等大的電阻，通電時間相等，比較U形管中液面的高

度變化，來判斷產(chǎn)生熱量的多少。

R3=5O■

r-X_J~■?

4一

R1=5OR-'11

_1i_______、_11■

7=2//435。歸U

ill5Q

電路圖實物圖

②實驗數(shù)據(jù)

電阻相同R1=R2=5Q

電阻R/QRIR2

電流I/A2/1II

液柱高度差大小

產(chǎn)生熱量(多/少)多少

③實驗結(jié)論：在電阻和通電時間相同時，電流越大，電流通過電阻產(chǎn)生的熱量越■多。

實驗三：探究產(chǎn)生熱量Q與通電時間t的關(guān)系

當(dāng)探究產(chǎn)生熱量Q與通電時間t的關(guān)系時，我們可以讓同一段導(dǎo)體，第一次通電5s,第二次

通電10s,比較液面的高度變化。通電時間越長，液柱上升得越高，說明通電時間越長，電流通過

電阻產(chǎn)生的熱量越多.

(5)分析論證

①在探究電熱與電阻關(guān)系的實驗中，兩個電阻串聯(lián)電流相等，電阻大的密閉容器中的U形管中

液面高，說明容器內(nèi)空氣受熱膨脹較大，溫度更高，電流通過電阻產(chǎn)生熱量多.即在電流和通電時

間相同時，電阻越大，電流通過電阻產(chǎn)生的熱量越多.

②在探究電熱與電流關(guān)系的實驗中，在電阻R2兩端再并聯(lián)一個相同的電阻，并聯(lián)分流，所以Ri

的電流就是干路照電流的一半.分析實驗數(shù)據(jù)可知，電阻/?!所在容器液柱上升得較高，說明R1

放出熱量較多.在電阻和通電時間相同時，電流越大，電流通過電阻產(chǎn)生的熱量越多.

總結(jié)以上實驗：

電流通過電阻產(chǎn)生熱量的多少與電流、電阻和通電時間都有關(guān)，電流越大、電阻越大、通電

時間越長，電流通過電阻產(chǎn)生熱量越多。

實驗得出的結(jié)論只是定性分析，那么這些物理量之間有沒有更具體的定量關(guān)系呢？

英國物理學(xué)家焦耳通過大量的實驗，于1840年最先精確地確定了電流產(chǎn)生的熱量與電流、電

阻和通電時間的關(guān)系：

二、焦耳定律

L內(nèi)容：電流通過導(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

間成正比。

果熱量用Q表示，電流用/表示，電阻用R表示，時間用t表示，則焦耳定律為：

2.公式：Q=I2Rt

焦耳定律是從實驗中總結(jié)出來的規(guī)律，適用于任何情況下的電熱計算.

3.單位:/-安,R-歐，秒，。-焦.

4.理論推導(dǎo)：

根據(jù)電功公式和歐姆定律推導(dǎo)焦耳定律。

若電流做的功全部用來產(chǎn)生■熱量即Q=W,又,；W=UIt,

根據(jù)歐姆定律U=IR,.-.Q=W=UIt=I2Rto

可見，在消耗的電能全部用來產(chǎn)生熱量的情況下，根據(jù)電功的公式和歐姆定律的公式推導(dǎo)

出來的結(jié)論與焦耳定律一致。

5.電功與電熱的聯(lián)系與區(qū)別

(1).純電阻電路中：Q=W

(2).非純電阻電路中：。〈卬

(3).一切導(dǎo)體中產(chǎn)生的電熱：Q=I2Rt

應(yīng)用公式電功電功率焦耳定律適用定律

基本公式IT=litP-UIQ=FRt普遍適用

Q=%=lh適用于純電阻電器

導(dǎo)出公式甲=舄=/放

RW-Q

解釋：為什么電爐絲熱得發(fā)紅，而與電熱絲相連的導(dǎo)線幾乎不發(fā)熱？

電爐絲通過導(dǎo)線接到電路中，流過導(dǎo)線的電流全部流過電爐絲，導(dǎo)線中的電流跟電爐絲中的

電流相等。導(dǎo)線的電阻很小，1m長的導(dǎo)線，電阻只有百分之幾歐姆，而電爐絲的電阻可達幾

十歐姆到上百歐姆。根據(jù)Q=fRt可知，在I和t相等時，Q與R成正比，所以電流流過電

爐絲產(chǎn)生的熱量要遠遠大于在導(dǎo)線中產(chǎn)生的熱量，因此電爐絲很熱而導(dǎo)線卻不熱。

【例題】一根60Q的電阻絲接在36V的電源上，在5min內(nèi)共產(chǎn)生多少J熱量？

解：通過電阻絲的電流為:

電流產(chǎn)生的熱量為：Q=I2Rt=(0.6A)2X60QX5X60S=6480J

理清學(xué)生的解題思路，規(guī)范解題過程

想想議議

額定電壓相同的燈泡，額定功率越大，電阻越小，正常工作時單位時間內(nèi)產(chǎn)生的熱量越多。

可是按照焦耳定律，電阻越大，單位時間內(nèi)產(chǎn)生的熱量越多。二者似乎有矛盾，這是怎么回

事？

這個問題并不矛盾，由R=u2/p可知，額定電壓相同的燈泡，額定功率越大，電阻越小；額定

功率越小，電阻越大。

在并聯(lián)電路中，由Q=u2t/R可知，在通電時間相同時，電阻越小，產(chǎn)生的熱量越多；

在串聯(lián)電路中，由Q=「Rt可知，在通電時間相同時，電阻越大，產(chǎn)生的熱量越多。

前者說電阻越小，正常工作時單位時間內(nèi)產(chǎn)生的熱量越多，前提條件是電壓相同；而后者說,

電阻越大，單位時間內(nèi)產(chǎn)生的熱量越多，前提條件是電流相同，兩者并不矛盾。

三、電熱的利用和防止

任何用電器工作時都是產(chǎn)生電熱。因為用電器都是由一定阻值的導(dǎo)體組成的，導(dǎo)體中或多或

少都有電阻，所以電流通過這些電阻時都會發(fā)熱。

1.電熱的利用：家里的電熱水器、電飯鍋、電熨斗、養(yǎng)雞場的電熱孵化器

電飯鍋

電熱取暖器電熱水器電熱水壺

2.電熱的防止：很多情況下我們并不希望用電器的溫度過高防止電熱的有:電視機散熱孔、電

腦主板風(fēng)扇、筆記本散熱孔等.

電視機的后蓋有很多孔，為了通風(fēng)散熱；使用時一定要把防塵的布罩拿開。電腦運行時溫度

會升高，需要用微型風(fēng)扇及時散熱。過多的電熱如果比及時散失，會產(chǎn)生許多安全隱患。

散熱風(fēng)扇散熱窗(孔)主板上的散熱片

本節(jié)課我們學(xué)習(xí)了電熱產(chǎn)生的原因，影響電熱產(chǎn)生多少的因素，焦耳定律，以及純電阻電路

中電熱的計算等知識.實驗設(shè)計時我們一定要有控制變量的思想，在說明一個物理量與另一個

物理量之間關(guān)系時，一定要強調(diào)其條件，是在什么量不變的情況下才有這樣的關(guān)系，使自己

的敘述更加嚴(yán)密.

◎例題

【例11家用電吹風(fēng)的簡化電路如圖5所示，主要技術(shù)參數(shù)如下表。則該電吹風(fēng)正常工作吹

熱風(fēng)時，電熱絲的阻值是C,正常工作吹熱風(fēng)5min電熱絲產(chǎn)生的熱量是Jo

熱風(fēng)溫度50-75r

熱風(fēng)時：1000W

醺定功率

冷風(fēng)時：120W

裁定電壓220V

質(zhì)量0.5kg

【答案】48.4;3xl05

【解析】由表知，電熱絲吹熱風(fēng)時，電熱絲的額定功率為P=1000W,額定電壓為U=220V,

22

故電熱絲的阻值為R=±I]=土(77竺0V)&=48.4。；正常工作吹熱風(fēng)5min電熱絲產(chǎn)生的熱量為:

P1000W

Q=Pt=1000Wx5x60s=3xl05J。

□練習(xí)

1、電熱水壺上標(biāo)有“220V800W”，小明發(fā)現(xiàn)燒水過程中熱水壺的發(fā)熱體部分很快變熱，但連

接的電線卻不怎么熱，是因為導(dǎo)線的電阻比發(fā)熱體的電阻；在額定電壓下，熱水壺?zé)?/p>

水210s,這段時間內(nèi)電熱水壺發(fā)熱體產(chǎn)生的熱量為J,若發(fā)熱體產(chǎn)生的熱量全部被水

吸收，能將kg的水從20℃升高至100℃.[C,=4.2X1()3J/(kg?℃)]

【答案】??；1.68X105；0.5o

【解析】(1)熱水壺的發(fā)熱體與電線串聯(lián)，通過它們的電流及時間相等，但熱水壺的發(fā)熱體

的電阻比電線的電阻大得多，由焦耳定律Q=FRt可知，熱水壺的發(fā)熱體比電線產(chǎn)生的熱量

就多得多，所以電熱絲很熱，但與之相連的電線卻不怎么熱；

(2)在額定電壓下，燒開一壺水用時210s,這段時間內(nèi)電熱水壺發(fā)熱體產(chǎn)生的熱量：Q=W

=Pt=800WX210S=1.68X105J；

(3)根據(jù)公式Q=cm(t-to)得，加熱水的質(zhì)量：

m=.__Q_=__________L68X105J___________=0.5kgo

3

cd"4.2X10J/(kg-lC)X(1001C-201C)

2、兩個帶有橡皮塞的粗細均勻的相同溫度計，四根不同阻值(R|>R2R3=R4)的電阻絲，以

及相同的滑動變阻器、開關(guān)、導(dǎo)線、電源等。兩個實驗小組根據(jù)提供的實驗器材，分別設(shè)計

了如圖甲、乙所示的兩個方案。

(1)甲方案可探究電流和通電時間一定時，電流產(chǎn)生的熱量跟電阻關(guān)系。

(2)乙方案可探究電阻和通電時間一定時,電流產(chǎn)生的熱量跟電流關(guān)系。

(3)電阻在一定時間內(nèi)產(chǎn)生的熱量是通過燒瓶中煤油溫度升高的多少反映出來的。

(4)本實驗用到的物理方法有轉(zhuǎn)換法和控制變量法。

心

甲Z,

【答案】：（1）電阻；（2）電阻；電流；（3）溫度升高；（4）轉(zhuǎn)換法；控制變量法。

【解析】：（1）由圖甲知，兩電阻絲串聯(lián)，通過的電流相同、通電時間相同，探究的問題是在

通過的電流一定時，電熱與電阻的關(guān)系；

（2）由圖乙知，兩電阻絲并聯(lián)，并且兩電阻的阻值相同，通電時間相同，探究的問題是在電

阻和通電時間一定時，電熱與電流的關(guān)系；

（3）電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生熱量的多少，我們通過肉眼直接觀察看不到其多少，但可以通過煤油

的溫度升高把電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生熱量的多少體現(xiàn)出來。

（4）實驗中通過煤油升高的溫度反應(yīng)電阻絲放出熱量的多少，由Q^=cm^t可知，應(yīng)控制

兩燒瓶中煤油的質(zhì)量相等，應(yīng)用了控制變量法。

§知識小結(jié)

【課堂檢測】

1.（2019無錫市）如圖所示，在接線柱間接入熔絲和銅絲，熔絲電阻大于銅絲。接通電源,

閉合開關(guān)S,依次閉合各小燈泡支路的開關(guān)，可以看到電流表的示數(shù)逐漸增大；再閉合電爐

絲支路的開關(guān)時，會發(fā)現(xiàn)熔絲被熔斷。下列說法正確的是（）

①實驗說明電路超負荷運行會引起安全事故

②實驗中通過熔絲的電流大于銅絲

③通電相同的時間，熔絲所產(chǎn)生的熱量多于銅絲

④隨著支路開關(guān)依次閉合，熔絲最終熔斷說明電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與電流強度有關(guān)

A.只有①②B.只有①③④C.只有②③④D.①②③④都正確

2.（2019廣西北海市）如圖所示，兩個透明容器中密閉著等量的空氣，A,B兩U形管內(nèi)的

液面相平，電阻絲的電阻R1=R2=R3.小明用圖示裝置進行實驗，探究電流通過導(dǎo)體時產(chǎn)生

的熱量Q跟什么因素有關(guān)，下列說法正確的是（）

A.此實驗在探究電熱Q與電阻R是否有關(guān)B.通過Ri的電流和通過R2的電流大小相等

C.電阻Ri兩端的電壓和R2兩端的電壓相等D.通電后，A管的液面將會比B管的液面

高

3.（2019安徽?。﹫D示電路中,U=12V.,R/=6QR2=3Q,R3=4Q當(dāng)S2斷開,Si閉合時，電阻R/消耗

的電功率為W;當(dāng)S］、S2都閉合時,6s內(nèi)電流通過&產(chǎn)生的熱量是J.

?--t?

4.（2019廣西貴港市）家用電吹風(fēng)的簡化電路如圖5所示，主要技術(shù)參數(shù)如下表。則該電吹風(fēng)

正常工作吹熱風(fēng)時，電熱絲的阻值是C,正常工作吹熱風(fēng)5min電熱絲產(chǎn)生的熱量是

________Jo

熱風(fēng)溫度

熱風(fēng)時：1000W

額定功率

冷風(fēng)時：120W

額定電壓220V

質(zhì)量0.5kg

圖5

5.（2019成都市）如圖甲是一種家用電暖器，圖乙是其簡化的電路圖，已知RI<R2,電暖器的部

分參數(shù)如表中所示。閉合開關(guān)S,要讓電暖器處于第二檔工作，則應(yīng)再將開關(guān)閉合;

若電暖器在第二檔正常

工作lOmin.則產(chǎn)生的熱量是Jo

甲乙

額定電壓220V

一檔950W

功率選擇二擋1150W

三擋2100W

6.（2019四川綿陽）某一天晚上睡覺前，小文同學(xué)用有預(yù)約功能的電飯煲為家人第二天早餐

煲粥。小文將大米等食材放入電飯煲內(nèi)，接通220V家庭電路，經(jīng)過了待機、加熱、保溫三

個過程，早餐前斷開電源，電飯煲消耗的電功率隨時間變化的圖像如圖甲所示，電飯煲加熱

過程消耗的電能是kW.ho已知小文家電飯煲加熱和保溫部分基本電路原理如圖乙所

示,S是接通家庭電路的開關(guān)，Si是自動開關(guān)，尺和&為電阻不變的電熱絲，則R2=Q。

7.（2019云南昆明）如圖是一個家用電熱水龍頭。打開龍頭開關(guān)，幾秒就可以流出熱水，這

種加熱水的過程很短，俗稱“過水熱某品牌電熱水龍頭的額定功率是3000W,額定電壓是

220V,則該電熱水龍頭正常工作時的電阻是Q（計算結(jié)果精確到0.1）。某次使用

該龍頭加熱水時，測得實際電壓為235V,水的初溫為21C,加熱14s,得到0.5L、末溫

42℃的熱水，則加熱水的功率是Wo[c水=4.2X103J/（kg.℃）]

8.（2019四川南充）如圖是電熱飲水機電路原理圖，已知R=100C,&=20。，當(dāng)開關(guān)$、

S2閉合時，飲水機處于狀態(tài)（填“保溫”或“加熱”），飲水機的保溫功率與加熱功

率之比為。

9.（2019四川攀枝花）如圖是探究電流通過導(dǎo)體時產(chǎn)生熱量的實驗，甲、乙兩套裝置中各有

兩個相同的透明容器。其中密封著等量的空氣和一段電阻絲(阻值在圖中已標(biāo)出)，U形管中

裝有等量的液體，接通電源，觀察現(xiàn)象。

0JJ茴

ABCD

甲

(1)實驗中通過觀察的變化來比較導(dǎo)體所產(chǎn)生熱量的多少；這運用了

(填“轉(zhuǎn)換法”或“等效替代法”)的物理思想；

(2)用甲裝置進行實驗時，通過控制通電時間和電路中的不變，來研究導(dǎo)體產(chǎn)生熱量

與電阻的關(guān)系；

(3)在乙裝置中，C、D透明容器中產(chǎn)生熱量較多的是容器。

10.(2019山東臨沂)圖甲是小明家安裝的即熱式熱水器，其具有高、低溫兩檔加熱功能，

低溫檔功率為5500W,內(nèi)部等效電路如圖乙所示，R和&是兩個電熱絲。某次小明用高溫

檔淋浴時，水的初溫是20℃,淋浴頭的出水

溫度為40℃,淋浴20min共用水100L。假:?廠］--------匚口--------

設(shè)熱水器電熱絲正常工作且產(chǎn)生的熱量全部------CZI------L

被水吸收[C水=4.2xlO3J/(kg.℃)],求:

(1)電熱絲R的阻值。

(2)該熱水器高溫檔功率。

【答案】

【解析】①由圖可知，小燈泡和電爐絲是并聯(lián)的，并聯(lián)電路干路電流等于各支路電流之和，

所以同時工作的用電器越多，干路電流越大，干路導(dǎo)線產(chǎn)生的熱量越多，達到一定程度，會

引起熔絲熔斷，甚至引發(fā)安全事故，故①正確；

②串聯(lián)電路電流處處相等，熔絲和銅絲是串聯(lián)在干路中的，所以通過熔絲的電流等于通過銅

絲的電流，故②錯誤；

③已知熔絲電阻大于銅絲，通過的電流相同，由焦耳定律。=尸用可知，在相同時間，熔絲產(chǎn)

生的熱量多，故③正確；

④并聯(lián)電路中，干路電流等于各支路電流之和，隨著支路開關(guān)依次閉合，干路電流逐漸增大,

熔絲最終熔斷，說明電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與電流強度有關(guān)，故④正確。

2.B

【解析】由題知，電阻絲的電阻RI=R2=R3；

A、裝置中R2、R3并聯(lián)后再與R1串聯(lián)，通過R1的電流I|=l2+l3,而12=13,所以右邊容器中

通過R3的電流b是左側(cè)通過R1電流的一半，即是研究電流產(chǎn)生的熱量與電流的關(guān)系，故A

錯誤；

B、由圖知，通過R1的電流11=12+13,而l2=b，所以通過電阻R1和R2的電流不相等，故B

錯誤；

C、已知R產(chǎn)R2=R3,所以R2、R3并聯(lián)后的總電阻是黑2=拓，由于串聯(lián)電路中，用電器

兩端電壓與其阻值成正比，所以電阻Ri兩端的電壓大于R2兩端的電壓，故C錯誤；

D、左右兩容器中的電阻相同，而通過電阻Ri的電流大于R2的電流，通電時間相同，由Q

=FRt可知，A容器中電阻R1產(chǎn)生的熱量多，則A管的液面將會比B管的液面高，故D正

確。

3.(1).8.64；(2).32。

U12V

【解析】當(dāng)S2斷開，SI閉合時，電阻R/和R3串聯(lián)，電路的電流：1=不一^=Q/c=L2A，

A?4-0124-412

22

電阻R消耗的電功率：P=IRt=(1.2A)X6Q=8.64W；當(dāng)SI、S2都閉合時,電阻燈和心

先并聯(lián)，再和心串聯(lián)，R/和&并聯(lián)的總電阻：A=/%=MWI=2Q，干路中的電流:

/<1+/<、0124-JL2

U12V

/'=6~丁=不s=2A,則電阻&兩端的電壓：U2=/'R=2AX2C=4V,6s內(nèi)電流通過R2

/<+仆2￡2+412

產(chǎn)生的熱量：Q=W=〃^=0^-x6s=32J。

&3Q

4.48.4;3xl05

【解析】由表知，電熱絲吹熱風(fēng)時，電熱絲的額定功率為P=1000W,額定電壓為U=220V,

故電熱絲的阻值為R=9=上竺土=48.4。；正常工作吹熱風(fēng)5min電熱絲產(chǎn)生的熱量為：

P1000W

Q=Pt=1000Wx5x60s=3xl05J0

5.SI,6.9X105

【解析】加熱器的高中低三個檔位分別對應(yīng)電路總功率的高中低，根據(jù)純電阻電路電功

率計算公式可知，第二檔應(yīng)該選擇R1單獨接入電路，再由公式亞=口，即可計算出最

終答案。

6.0.88220

【解析】由甲圖可知，0~5h功率為44W,此時間段為待機；5~6h功率為880W,此時間段

為加熱；6~7h功率為220W,此時間段為保溫。電飯煲加熱過程時間為1h,則加熱過程消

耗的電能為W=Pr=0.88kWxlh=0.88kW-h；由電路圖可知，當(dāng)開關(guān)S、S|同時閉合時，R和

&并聯(lián)，電路總電阻最小，發(fā)熱功率最大，為加熱電路；當(dāng)開關(guān)S閉合、Si斷開時，尺斷路

沒有工作，電路中只有&工作，為保溫電路。因保溫功率為220W,即&功率為220W,則

U2_(220V)2

7?2=亡220W=220Qo

7.16.13150

【解析】由尸=已可得，該電熱水龍頭正常工作時的電阻尺=(=笑席引6.1。；由

RP額3000W

p=/可得，加熱的水的質(zhì)量m=0V=lxl03kg/m'xOSxlO-m3=0.5kg；水吸收的熱量(有

用能量)e?=c^z!Z=4.2xlO3J/(kg-℃)x0.5kgx(42℃-21℃)=4.41xlO4J；則加熱水的功

率：把33i5ow。

tt14s

8.加熱1:6

【解析】當(dāng)開關(guān)Si、S2都閉合時電路為R/的簡單電路，當(dāng)&閉合、S2斷開時H/與&串聯(lián),

兩電阻串聯(lián)時總電阻最大，所以當(dāng)開關(guān)Si、S2都閉合時，電路中的電阻最小，由尸=與可知,

電路中的總功率最大，飲水機處于加熱狀態(tài)；飲水機處于加熱狀態(tài)時，電路為R的簡單電路,

rT2〃2

則電路的功率：為執(zhí)=(；飲水機處于保溫狀態(tài)時，R/與&串聯(lián)，電路的功率為：聯(lián)溫

.21

所以飲水機的保溫功率與加熱功率之比：抖=4薩=j。

F加熱-----6

%100Q

9.(1)液面高度差轉(zhuǎn)換法(2)電流(3)C

【解析】(1)電流通過電阻絲時做功產(chǎn)生熱量，密封著的空氣吸收熱量，溫度升高，壓強增

大，U形管中的液面高度發(fā)生變化，所以實驗中通過觀察液面高度差的變化來比較導(dǎo)體所產(chǎn)

生熱量的多少；這種研究問題的方法叫轉(zhuǎn)換法；

(2)甲裝置中，兩個電阻絲串聯(lián)，通過的電流相同，所以是通過控制通電時間和電路中的電

流不變，來研究導(dǎo)體產(chǎn)生熱量與電阻的關(guān)系；

(3)在乙裝置中，D容器中電阻絲并聯(lián)，再跟C容器中的電阻絲串聯(lián)，所以C中電阻絲的

電流大于D中電阻絲的電流，根據(jù)焦耳定律，C中產(chǎn)生熱量較多。

10.(I)8.8Q(2)7xl03W

【解析】(1)當(dāng)S閉合，S2斷開時為低溫檔，僅電阻R|工作

?U2(220V)2

l\i=----=-------------=8.8Q

P5500W

(2)V=100L=0.1m3m==lxl03kg/m3x0.1m3=100kg

Az=40℃-20℃=20℃t-20min=1.2x103s

Q*=cmN=4.2xlO3J/(kg??x100kgx20°O8.4xlO6J

由于熱量全部被水吸收，則W=Q及=8.4X106J

8.4xl06J

=7xl03W

1.2X103S

【課堂總結(jié)】

【家庭作業(yè)】

一.選擇題（共10小題）

1、把一個標(biāo)有“10V3W”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。該電路工作10s定值電阻產(chǎn)生的熱量是（）

10V3W區(qū)

A.60JB.36JC.30JD.6J

2、如圖實驗裝置可用于探究“電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生熱量的多少與電阻大小的關(guān)系”。實驗裝置中,

兩根電阻絲Ri（5Q）、R2（10Q）串聯(lián)后分別放入兩個相同的封閉空氣盒中；兩個空氣盒各

自連接一個相同的U形管，兩U形管裝有同種液體并封閉等量的空氣，且兩U形管內(nèi)的各

液面相平。下列說法正確的是（）

A.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產(chǎn)生熱量的多少

B.通電一段時間后，會發(fā)現(xiàn)左側(cè)U形管的液面高度差小于右側(cè)U形管

C.兩側(cè)空氣盒與U形管中裝等量的煤油也可以完成探究任務(wù)，且更節(jié)省時間

D.利用該實驗裝置無法探究“電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生熱量的多少與通電時間長短的關(guān)系”

3、如圖所示，兩個透明容器中密閉著等量的空氣，A,B兩U形管內(nèi)的液面相平，電阻絲的

電阻R|=R2=R3.小明用圖示裝置進行實驗，探究電流通過導(dǎo)體時產(chǎn)生的熱量Q跟什么因素

有關(guān)，下列說法正確的是（）

A.此實驗在探究電熱Q與電阻R是否有關(guān)

B.通過Ri的電流和通過R2的電流大小相等

C.電阻Ri兩端的電壓和R2兩端的電壓相等

D.通電后，A管的液面將會比B管的液面高

4、如圖所示是探究電流產(chǎn)生熱量與電阻的大小是否有關(guān)的實驗裝置。燒瓶內(nèi)裝有質(zhì)量和初溫

均相同的煤油，且小于Rz.下列分析不合理的是（）

A.加熱相同的時間，乙裝置中溫度計的示數(shù)上升得更高

B.用溫度計便于直觀比較兩者產(chǎn)生熱量的多少

C.在此實驗中，去掉電流表也能完成實驗

D.燒瓶內(nèi)的液體選用煤油而不是水，是因為水更容易導(dǎo)電

5、如圖所示為一種新型電器--無葉空氣凈化暖風(fēng)器，兼具風(fēng)扇、制暖和空氣凈化的功能，

其制暖功率為2kW.如果要將一個普通臥室的溫度從5c提升到20C,請估算該電器至少需

要工作多長時間（不計熱量損失，已知空氣的密度約為1.3kg/m3,比熱容約為1.0xl03J/（kg-℃）

（）

0

A.2minB.7minC.15minD.20min

6、1840年英國物理學(xué)家最先確定了電流產(chǎn)生的熱量與電流、電阻和通電時間的關(guān)系，

可用公式Q=FRt表示。由公式可知道，當(dāng)電流和時間一定時，電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與

電阻成（選填“正比”或“反比”）

7、如圖是探究電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生熱量跟什么因素有關(guān)的實驗裝置，圖甲所示的裝置是用來探

究電流產(chǎn)生的熱量與（填“電阻”或“電流”）的關(guān)系，該裝置中電阻R、R2兩端電壓

之比為;若通過Ri的電流為0.5A,則Imin內(nèi)電流通過R2產(chǎn)生的熱量為J；

裝置乙中電阻R3、&產(chǎn)生的熱量之比為o

8、某型號電熱水器有加熱和保溫兩檔，如圖所示為其內(nèi)部電路原理圖，當(dāng)開關(guān)S接觸點1

時，該電熱水器處于（填“保溫”或“加熱”）狀態(tài)。若電熱水器的加熱功率為2100W,

要將50kg的水從20C加熱到60℃,需要加熱s.［不計能量的損失，c水=4.2xl（）3j/

（kg?℃）］

9、如圖所示，2個燒瓶內(nèi)裝滿煤油，瓶塞上各插1根完全相同的玻璃管，瓶內(nèi)各裝1根阻值

分別為Ra和Rb（已知Ra>Rb）的電阻絲，將2根電阻絲串聯(lián)在電路中，標(biāo)出2根玻璃管內(nèi)

液面的位置。

（1）要比較2根電阻絲放出熱量的多少，只要比較o

（2）閉合開關(guān)，記下電流表的讀數(shù)。經(jīng)過一段時間后，標(biāo)出2根玻璃管內(nèi)液面的位置。可以

看到，燒瓶甲中玻璃管內(nèi)液面上升得較多。由上述實驗現(xiàn)象，可得出什么結(jié)論？。

（3）當(dāng)2根玻璃管中的液面降回到原來的高度后，將滑動變阻器的滑片向左移動一段距離，

閉合開關(guān)，記下電流表的讀數(shù)。經(jīng)過與第一次相同時間的通電后，標(biāo)出2根玻璃管內(nèi)液面的

位置。發(fā)現(xiàn)2根玻璃管內(nèi)液面上升的高度都比前一次實驗中上升的高度要高。由上述實驗現(xiàn)

象，可得出什么結(jié)論？

10、如圖所示，在研究“電流通過導(dǎo)體時產(chǎn)生的熱量與什么因素有關(guān)”時，將電阻絲R1、R2、

R3分別裝在甲、乙、丙三個相同的透明容器中，容器中密封著等量的空氣，橡膠管將密閉容

器和裝有紅色液體的U形玻璃管相連，容器內(nèi)電阻絲的電阻R1=10C、R2=R3=5Q；另有一

個阻值為5c的電阻絲在容器外部，與R3電阻絲并聯(lián)。

(1)若要探究導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量的多少與電流大小是否有關(guān)，則應(yīng)選用兩容器及其相

連的U形管比較，正確結(jié)論是：在電阻和通電時間相同的情況下，通過導(dǎo)體的越大,

產(chǎn)生的熱量越多。

(2)若要探究導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量的多少與電阻大小是否有關(guān)，則應(yīng)選用兩容器及其相

連的U形管比較，正確的結(jié)論是：在電流和通電時間相同的情況下，導(dǎo)體的越大，

產(chǎn)生的熱量越多。

(3)通電一段時間后，容器相連的U形管中兩側(cè)的液面高度差變化最大。

11、如圖甲是某學(xué)校使用的電開水器銘牌，圖乙是其電路原理圖(Ri、R2都是加熱電阻)，開

關(guān)S連接a、b處實現(xiàn)加熱和保溫功能。水箱裝滿20C的水后連續(xù)正常加熱21min,水的溫度

3

由20℃升高到50℃.已知p水=1.0xl()3kg/m3,C*=4.2X10J/(kg?℃)o求：

電陽播觸型號XXX

齷電￡220V?$55OOW

魁解KXXW郤5QL

C

(1)加熱過程中水吸收的熱量；

(2)此過程電開水器的熱效率;

（小數(shù)點后保留一位小數(shù)）

（3）Ri和R2的阻值。

12、如圖是安裝在武漢某地鐵站內(nèi)的一種即熱式節(jié)能飲水機的原理圖。燒開的水很燙不能立

即飲用，即熱式節(jié)能飲水機中的熱交換套管很好地解決了這一問題，它的奧秘在于將進水管

與出水管貼在一起，利用進水管中的冷水給出水管中的開水降溫，同時，進水管中的冷水被

預(yù)熱后送到加熱腔中用電加熱器燒開。如圖所示，當(dāng)節(jié)能飲水機的出水流量為L8L/min時20C

的自來水經(jīng)熱交換套管后被預(yù)熱成80℃的熱水流進加熱腔，同時有相同質(zhì)量的100℃的開水

從加熱腔流進熱交換套管變成可供直接飲用的溫開水流出。

（1）可供直接飲用的溫開水的溫度是多少℃?（不計熱交換套管中的熱損失）

（2）若電加熱器的效率為90%,則電加熱器每分鐘釋放的熱量為多少J?

西士^普

TI1慈水熱交換套管自來水

4220vl

13、某品牌電熱水器有高溫、中溫和低溫三擋，簡化電路如圖所示Ri、R?均為加熱電阻（溫

度對電阻的影響忽略不計），熱水器中溫檔功率為1000W,低溫檔功率500W.若電熱水器中

己裝滿質(zhì)量為40kg、溫度為25℃的水，它能夠把水加熱到的最高溫度為75C,已知水的比

熱容c=4.2xl（）3j/（kg?c）,電源電壓為220V.求：

（1）用該電熱水器把40kg、25℃的水加熱到最高溫度需要吸收的熱量。

（2）Ri、R2的電阻值。

（3）高溫檔的電功率。

（4）若加熱電阻產(chǎn)的熱量有84%被水吸收，用該電熱水器把40kg、25℃的水加熱到最高溫

度，用高溫檔需加熱多長時間？

【答案】

一.選擇題（共10小題）

1.Do

【解析】（1）由P=UI可得，燈泡正常發(fā)光時的電流:

PL_3W

IL==0.3A；

lov

（2）因串聯(lián)電路中總電壓等于各分電壓之和，且小燈泡正常發(fā)光,

所以，R兩端的電壓：

UR=U-UL=12V-10V=2V,

因串聯(lián)電路中各處的電流相等，該電路工作10s定值電阻產(chǎn)生的熱量：

Q=W=URIt=2Vx0.3Axl0s=6Jo

2、Bo

【解析】A、電熱絲對空氣盒內(nèi)的空氣加熱，空氣受熱膨脹，會推動U型管內(nèi)的液柱變化，

通過液柱的變化可以判定電阻產(chǎn)生熱量的多少，故A錯誤；

B、由Q=I2Rt可知，在電路和通電時間相同時，右側(cè)電阻較大，產(chǎn)生的熱量較多，左側(cè)U

形管的液面高度差小于右側(cè)U形管，故B正確；

C、煤油的比熱容遠遠高于空氣的比熱容，在吸收相同的熱量時，溫度變化較小，體積變化

較小，U型管內(nèi)的液柱變化不明顯，利用煤油更浪費時間，故C錯誤；

D、實驗中可以通過開關(guān)來控制加熱的時間，能探究電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生熱量的多少與通電時

間長短的關(guān)系，故D錯誤。

3、Do

【解析】由題知，電阻絲的電阻R]=R2=R3；

A、裝置中R2、R3并聯(lián)后再與R1串聯(lián)，通過R|的電流L=12+13,而l2=b，所以右邊容器中

通過R3的電流b是左側(cè)通過Ri電流的一半，即是研究電流產(chǎn)生的熱量與電流的關(guān)系，故A

錯誤；

B、由圖知，通過R1的電流11=12+13，而l2=13，所以通過電阻R1和R2的電流不相等，故B

錯誤；

C、已知R|=R2=R3,所以R2、R,并聯(lián)后的總電阻是LR2=LR”由于串聯(lián)電路中，用電器

22

兩端電壓與其阻值成正比，所以電阻Ri兩端的電壓大于R2兩端的電壓，故C錯誤；

D、左右兩容器中的電阻相同，而通過電阻Ri的電流大于R2的電流，通電時間相同，由Q

=I?Rt可知，A容器中電阻Ri產(chǎn)生的熱量多，則A管的液面將會比B管的液面高，故D正

確。

4、Do

【解析】A、加熱相同的時間，由于串聯(lián)電路，電流也相同，電阻越大，產(chǎn)生的熱量越多，

乙的電阻大，產(chǎn)生的熱量多，加熱相同的煤油，則乙裝置中溫度計的示數(shù)上升得更高，故A

正確；

B、實驗中采用了轉(zhuǎn)換法，用溫度計便于直觀比較兩者產(chǎn)生熱量的多少，故B正確；

C、在此實驗中，去掉電流表后，由于該電路為串聯(lián)電路，通過甲乙的電流是相同的，故也

能完成實驗，故C正確；

D、燒瓶內(nèi)的液體選用煤油而不是水，是因為煤油的比熱容較小，在吸收相同熱量時，煤油

的溫度變化大，易于觀察，故D錯誤。

5、Bo

【解析】一個普通臥室的空氣體積約為V=6mx3mx3m=54n?,

空氣質(zhì)量m=p：^V=1.3kg/m3x54m3=70.2kg,

溫度從5℃提升到20℃,吸收熱量Q=cmAt=1.0xl()3j/(kg.-C)x70.2kgx(20℃-5℃)=

1.053X106J

不計熱量損失，W=Q=1.053X106J,

6

由p=更可得，t=W=L°53義1°」=526.5s=8.775min,與B選項接近。

tP200OW

6、焦耳；正比。

【解析】英國物理學(xué)家焦耳做了大量實驗，于1840年最先精確地確定了電流產(chǎn)生的熱量跟電

流、電阻和通電時間的關(guān)系；

焦耳定律的內(nèi)容為：電流通過導(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,

跟通電時間成正比，即Q=FRt；

則當(dāng)電流和時間一定時，電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與電阻成正比。

7、電阻；1：2；150；4：10

【解析】由圖甲可知，兩個電阻串聯(lián)，電流相同，通電時間也相同，電阻不同，故探究的是

電流產(chǎn)生的熱量與電阻的關(guān)系；

電流相同，電阻不同，根據(jù)U=IR可知，電壓之比等于電阻之比，故電壓之比為1：2；

22

Imin內(nèi)電流通過R2產(chǎn)生的熱量：Q2=l2R2t=(0.5A)xl0Qx60s=150J；

圖乙中，R4與Rs并聯(lián)后，再與R3串聯(lián)，由于R4與Rs的阻值相同，通過的電流相同，則通

過R3電流為通過R3電流的2倍，電阻相同，根據(jù)Q=fRt可知，電阻R3、R,產(chǎn)生的熱量之

比為4：1；

3

8、加熱；4X10O

【解析】(1)由甲圖可知，開關(guān)S接觸點1時，只有Ri連入電路中，S接觸點2時，兩電阻

串聯(lián)，

所以，開關(guān)接觸點1時，電路的電阻較小，電源電壓一定，由P=(可知，功率較大，則此

時電飯煲處于加熱狀態(tài)；

(2)水吸收的熱量Q=cmA=4.2x103J/(kg*℃)x50kgx(60℃-20℃)=8.4xlO6J,

不計能量的損失，W=Q=8.4X106J,

由P=W可得，需要加熱時間t=W=8?4X1（）6j=4x1035,

tP2100W

9、（1）2根玻璃管內(nèi)液面上升的高度；

（2）當(dāng)通電時間和電流相等時，電流產(chǎn)生的熱量跟電阻有關(guān)，電阻越大，熱量越多；

（3）當(dāng)通電時間和電阻相等時，電流產(chǎn)生的熱量跟電流大小有關(guān)，電流越大，熱量越多。

【解析】（1）液體吸收熱量后會膨脹，吸收的熱量越多，體積越大，電流產(chǎn)生的熱量不能用

眼睛直接觀察，可以通過2根玻璃管內(nèi)液面上升的高度來反映，這是轉(zhuǎn)換法；

（2）該電路為串聯(lián)電路，電流和通電時間是相同的，電阻不同，Ra>Rb，燒瓶甲中玻璃管內(nèi)

液面上升得較多，表明甲中電阻放出的熱量多，故結(jié)論為：當(dāng)通電時間和電流相等時，電流

產(chǎn)生的熱量跟電阻有關(guān)，電阻越大，熱量越多；

（3）將滑動變阻器的滑片向左移動一段距離，則滑動變阻器的電阻減小，根據(jù)歐姆定律可知，

電路中的電流變大，對于甲或乙，電阻不變，電流變大，液面升的高度高，表明電阻放出的

熱量多，故結(jié)論為：當(dāng)通電時間和電阻相等時，電流產(chǎn)生的熱量跟電流大小有關(guān)，電流越大,

熱量越多。

10、（1）乙丙；電流；（2）甲乙；電阻；（3）甲。

【解析】（1）要探究導(dǎo)體產(chǎn)生的熱的多少與電流大小是否有關(guān)，應(yīng)控制電阻和通電時間一定,

而電流不同；乙、丙兩容器中的電阻相同，但通過的電流不同（電阻絲R3在支路上，其電流

小于通過R2的電流），所以應(yīng)選用乙和丙兩容器及其相連的U形管比較；

（2）要探究導(dǎo)體產(chǎn)生的熱的多少與電阻大小是否有關(guān)，應(yīng)控制電流和通電時間一定，而電阻

不同，由圖可知應(yīng)選用甲和乙兩容器及其相連的U形管比較；由Q=臚Rt可知，在電流和通

電時間相同的情況下，導(dǎo)體的電阻越大，產(chǎn)生的熱量越多；

（3）電阻絲Ri在干路上，通過的電流大，且