第4節(jié)焦耳定律雙基過(guò)關(guān)知識(shí)點(diǎn)一、電流的熱效應(yīng)：1.電流的熱效應(yīng)電流通過(guò)導(dǎo)體時(shí)電能轉(zhuǎn)化成內(nèi)能的現(xiàn)象。2.探究電熱的影響因素(1)實(shí)驗(yàn)方法轉(zhuǎn)換法、控制變量法。(2)實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)一:如圖所示，探究電流通過(guò)導(dǎo)體時(shí)產(chǎn)生熱量的多少與導(dǎo)體電阻的關(guān)系。實(shí)驗(yàn)二:如圖所示，探究電流通過(guò)導(dǎo)體時(shí)產(chǎn)生熱量的多少與電流的關(guān)系。(3)實(shí)驗(yàn)結(jié)論①在電流相同、通電時(shí)間相同的情況下，電阻越大，這個(gè)電阻產(chǎn)生的熱量越多。②在電阻相同、通電時(shí)間相同的情況下，通過(guò)電阻的電流越大，這個(gè)電阻產(chǎn)生的熱量越多。③在兩次實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，隨著加熱時(shí)間的延長(zhǎng)，U形管兩邊液面的高度差增大，表明在電流大小、電阻大小相同時(shí)，通電時(shí)間越長(zhǎng)，電阻產(chǎn)生的熱量越多。3.電流熱效應(yīng)的影響因素：（1）電流I：在通電時(shí)間t和電阻R相同的情況下，電流越大，產(chǎn)生的熱量越多；（2）電阻R：在通電時(shí)間t和電流I相同的情況下，電阻越大，產(chǎn)生的熱量越多；（3）通電時(shí)間t：在電阻R和電流I相同的情況下，通電時(shí)間t越長(zhǎng)，產(chǎn)生的熱量越多。基礎(chǔ)自測(cè)：1．圖所示的家用電器中，利用電流熱效應(yīng)工作的是（）A．洗衣機(jī) B．電視機(jī)C．電熱水壺 D．電風(fēng)扇2．下列措施中，屬于利用電流熱效應(yīng)工作的是（）A．電視機(jī)的后蓋有很多孔 B．電熨斗通電后發(fā)熱可以熨平衣物C．與空調(diào)器相連的導(dǎo)線很粗 D．電腦的主機(jī)中安裝微型風(fēng)扇3．為了探究電流產(chǎn)生的熱量與哪些因素有關(guān)，某小組的同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖所示的實(shí)驗(yàn)電路，用兩只規(guī)格相同的燒瓶，裝有質(zhì)量和初溫都相同的煤油，煤油中的電阻絲通過(guò)橡皮塞上的接線柱與電路相連，燒瓶中電阻絲的阻值R甲＜R乙。（1）圖中的電路可以探究通電時(shí)間和_____相同時(shí)，電流產(chǎn)生的熱量與_____的關(guān)系。（2）通電一段時(shí)間后，溫度計(jì)的示數(shù)升高，這是由于電流的_____效應(yīng)引起的，這段時(shí)間內(nèi)煤油的內(nèi)能_____（選填“增加”、“減小”或“不變”），末溫較高的應(yīng)該是_____（選填“甲”或“乙”）瓶中的溫度計(jì)。（3）燒瓶中為什么裝煤油而不裝水？_____（答出一種可能即可）4．如圖是探究“電流通過(guò)導(dǎo)體時(shí)產(chǎn)生熱量與哪些因素有關(guān)”的實(shí)驗(yàn)裝置，兩個(gè)透明容器中密封著初溫、質(zhì)量相同的空氣。（1）利用甲裝置可探究電流產(chǎn)生的熱量與___________的關(guān)系，通電一段時(shí)間后，___________（選填“左”或“右”）側(cè)容器相連的U形管中液面的高度差較大；（2）乙裝置中的電阻R3的作用主要是使電阻R1和R2中的電流___________（選填“相等”或“不相等”），為了使實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象更明顯，可以將R3的阻值換成___________（選填“更大的”或“更小的”）；（3）通過(guò)觀察乙裝置，___________（選填“左”或“右”）容器中導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量較多。由此可知，在電阻和通電時(shí)間相同時(shí)，電流越___________，導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量越多。該裝置___________（選填“能”或“不能”）解釋“電爐絲熱得發(fā)紅，而連接它的導(dǎo)線卻幾乎不發(fā)熱”；（4）乙裝置中，如果R3斷路，在通電時(shí)間相同時(shí)，與R3沒(méi)有斷路時(shí)相比較，左側(cè)U形管中液面的高度差將___________，右側(cè)U形管中液面的高度差將___________（以上兩個(gè)空都選填“變大”、“變小”或“不變”）；（5）讓乙裝置冷卻到初始狀態(tài)，把右側(cè)并聯(lián)的兩根電阻絲R2、R3都放入容器中，接通電源一段時(shí)間后，電阻絲產(chǎn)生的熱量___________多。（選填“左容器”“右容器”或“兩容器一樣”）知識(shí)點(diǎn)二、焦耳定律1.內(nèi)容:電流通過(guò)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(shí)間成正比。2.焦耳定律公式及各物理量單位（1）公式：（2）單位：I——電流——安培（A）；R——電阻——?dú)W姆（Ω）；t——時(shí)間——秒（s）；Q——熱量（電熱）——焦耳（J）.（3）公式的意義:公式反映的是電流通過(guò)導(dǎo)體時(shí)產(chǎn)生熱效應(yīng)的規(guī)律，定量地揭示了電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的規(guī)律。（4）適用范圍:公式是由實(shí)驗(yàn)總結(jié)出來(lái)的，只要是電流所產(chǎn)生的熱量，都可以利用這一公式進(jìn)行計(jì)算。3.在純電阻電路中，電熱與電阻的關(guān)系時(shí)間產(chǎn)生的熱量（多用于定性比較兩用電器相同時(shí)間產(chǎn)生的熱量）。（1）在只有R1和R2的串聯(lián)電路中，電熱與電阻成正比，即（2）在只有R1和R2的并聯(lián)電路中，通電時(shí)間相同時(shí)，電熱與電阻成反比，即?；A(chǔ)自測(cè)5．電流通過(guò)導(dǎo)體時(shí)電能轉(zhuǎn)化為_(kāi)______，這種現(xiàn)象叫做電流的熱效應(yīng)。英國(guó)物理學(xué)家_______通過(guò)大量實(shí)驗(yàn)，最先精確確定了電熱與電流、電阻和通電時(shí)間的關(guān)系。6．串、并聯(lián)電路電功特點(diǎn)：（1）在串聯(lián)電路和并聯(lián)電路中，電流產(chǎn)生的___________等于各部分電熱___________；（2）串聯(lián)電路中，各部分電路的熱量與其電阻成___________，即；（3）并聯(lián)電路中，各部分電路的熱量與其電阻成___________，即（各支路通電時(shí)間都相同）。7．如圖所示是電暖氣和暖寶，里面的加熱絲所用的材料是_____（選填“導(dǎo)體”“絕緣體”“超導(dǎo)體”“半導(dǎo)體”）。若電暖氣要求通電后升溫速度快，暖寶要求通電加熱后可以放出更多的熱量，則_____（選填“電暖氣”“暖寶”）需要充入比熱容較大的液體。8．如圖所示，從甲地通過(guò)兩條輸電線向乙地用戶供電，若甲地電源電壓恒為U，輸電線的總電阻為r，當(dāng)乙地用戶用電時(shí)，下列說(shuō)法正確的是（）A．用戶使用的用電器兩端電壓為UB．輸電線上消耗的電功率為C．當(dāng)用戶使用的用電器增多時(shí)，用電器兩端的電壓升高D．當(dāng)用戶使用的用電器增多時(shí)，輸電線上因發(fā)熱而損失的功率增大9．額定電壓均為220V電飯鍋和洗衣機(jī)，已知電飯鍋和洗衣機(jī)的額定功率都是800W，同時(shí)接入我國(guó)的家庭電路中工作時(shí)，下列說(shuō)法正確的是（）A．電飯鍋消耗的電能多 B．電飯鍋和洗衣機(jī)消耗的電能一樣快C．電飯鍋消耗的電能少 D．電流通過(guò)電飯鍋和洗衣機(jī)產(chǎn)生的熱量一樣多10．甲、乙兩電熱器通過(guò)的電流之比為3∶2，通電時(shí)間之比為2∶3，電阻之比為4∶3，則產(chǎn)生熱量之比為（）A．1∶2 B．2∶9 C．2∶1 D．9∶2知識(shí)點(diǎn)三、電熱的利用和防止1.電熱器的工作原理:電流的熱效應(yīng)。2.電熱器的主要結(jié)構(gòu):發(fā)熱體。發(fā)熱體是由導(dǎo)電性差、熔點(diǎn)高的電阻絲繞在絕緣體材料上做成的。其中，絕緣體材料可將電阻絲與電熱器的外殼隔開(kāi)，防止觸電和漏電。3.常見(jiàn)家用電熱器:電飯煲、電烙鐵、電烤箱等。4.電熱器的優(yōu)點(diǎn)（1）清潔衛(wèi)生，沒(méi)有環(huán)境污染;（2）效率高;（3）可以方便地控制和調(diào)節(jié)溫度。5.電熱的危害（1）由于電流的熱效應(yīng)，會(huì)使用電器的溫度過(guò)高，加速絕緣材料的老化，甚至可能燒壞用電器。（2）造成電能輸送過(guò)程中的電能損失。6.防止電熱危害的方法（1）安裝散熱風(fēng)扇；（2）安裝散熱片；（3）安裝散熱窗。基礎(chǔ)自測(cè)11．下列用電器中，利用電流熱效應(yīng)工作的是（）A．電暖氣 B．洗衣機(jī) C．電視機(jī) D．電冰箱12．電流通過(guò)電機(jī)產(chǎn)生的熱量是有害的，因此要在電動(dòng)機(jī)外殼設(shè)計(jì)________，在電視機(jī)后蓋上設(shè)計(jì)________。但家用電器若長(zhǎng)時(shí)間停用，應(yīng)隔一段時(shí)間通用一次，這樣做對(duì)維修家電有好處，你知道其中的原因嗎？________。13．下列事例，屬于防止電流熱效應(yīng)產(chǎn)生危害的是（）A．養(yǎng)雞場(chǎng)使用電熱孵化器孵小雞 B．家里使用電飯鍋煮飯C．小明媽媽用電熨斗熨衣服 D．電視機(jī)的后蓋有很多孔考點(diǎn)突破考點(diǎn)1.電熱影響因素的探究方法：（1）明確實(shí)驗(yàn)中的兩種方法：①轉(zhuǎn)換法：通過(guò)U形管兩邊液面高度的變化反映密閉空氣溫度的變化，從而反映電阻產(chǎn)生熱量的多少。②控制變量法：實(shí)驗(yàn)一是通過(guò)串聯(lián)保證電流相同；實(shí)驗(yàn)二中，左邊容器內(nèi)電阻中電流是右邊容器內(nèi)電阻中電流的2倍，探究電熱與電流的關(guān)系。（2）實(shí)驗(yàn)中用電阻絲對(duì)空氣加熱可以縮短實(shí)驗(yàn)時(shí)間，并會(huì)便實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象更加明顯。實(shí)驗(yàn)中應(yīng)使兩容器密閉且封閉等量的空氣，不能漏氣。例1.（2022·內(nèi)蒙古通遼·中考真題）在“探究電流通過(guò)導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與哪些因素有關(guān)”的實(shí)驗(yàn)中，某同學(xué)采用了如圖甲、乙所示的實(shí)驗(yàn)裝置（兩個(gè)透明容器中封閉著等量的空氣）。下列說(shuō)法正確的是（）①U形管中液面高度變化主要是由液體熱脹冷縮引起的②圖甲裝置能探究電流通過(guò)導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與電阻的關(guān)系③圖乙實(shí)驗(yàn)過(guò)程中右邊透明容器中電阻絲阻值應(yīng)該等于10Ω④用圖甲中的實(shí)驗(yàn)結(jié)論能解釋“電爐絲熱得發(fā)紅而與電爐絲相連的導(dǎo)線幾乎不發(fā)熱”的現(xiàn)象A．①② B．②③ C．②④ D．③④例2.（2022·江蘇無(wú)錫·中考真題）用如圖所示的裝置探究影響電流熱效應(yīng)的因素，三個(gè)相同的錐形瓶?jī)?nèi)均裝有質(zhì)量相等的煤油，電阻絲R1、R2、R3浸沒(méi)在煤油中，其中R1=R3=6Ω、R2=3Ω。閉合開(kāi)關(guān)前，記錄下煤油的初溫度t0；接通電源，同時(shí)閉合開(kāi)關(guān)S1、S2，記錄下電流I，通電相同時(shí)間，記錄下煤油的末溫度，結(jié)果如表所示，則R1、R2所在錐形瓶中的煤油升溫所吸收的熱量之比為_(kāi)________比較①③可知，導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與____________有關(guān)；比較____________（選填序號(hào)）可知，導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與電阻有關(guān)，若要探究導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與通電時(shí)間的關(guān)系，應(yīng)進(jìn)行的探究是：____________。序號(hào)電阻電流I/A初溫度t0/℃末溫度/℃①R11.02030②R21.02024③R31.52044例3.（2022·浙江臺(tái)州·中考真題）某興趣小組在研究“電阻絲產(chǎn)生的熱量與電阻、電流及通電時(shí)間的定量關(guān)系”時(shí)，制作了如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置：有機(jī)玻璃盒內(nèi)裝有電阻絲、水和電子溫度計(jì)，盒外采用優(yōu)質(zhì)保溫材料包裹。（1）采用優(yōu)質(zhì)保溫材料的目的是減少實(shí)驗(yàn)過(guò)程中______的散失；（2）保持水的質(zhì)量和電流不變，換用不同阻值的電阻絲R，記錄水溫變化ΔT和通電時(shí)間t的數(shù)據(jù)，整理部分?jǐn)?shù)據(jù)并繪制圖像如圖乙；根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)，可以得出結(jié)論：______；（3）保持水的質(zhì)量、電阻和通電時(shí)間不變，改變電流大小，相關(guān)數(shù)據(jù)整理如下表；電流I/A0.20.30.40.50.6升高的溫度ΔT/℃0.40.9______2.53.6請(qǐng)分析表中數(shù)據(jù)，并將表中所缺的數(shù)據(jù)補(bǔ)上。考點(diǎn)2.一般電路中電熱的計(jì)算方法：（1）在純電阻電路中，電熱等于電功，計(jì)算電功的所有公式都可以用，即；在非純電阻電路中，電功大于電熱，即W＞Q；此時(shí)，計(jì)算電功只能用，而電熱只能用，千萬(wàn)不能再用或。（2）對(duì)于通過(guò)斷開(kāi)或閉合開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)電路連接方式轉(zhuǎn)換型電路，通常采用等效法進(jìn)行分析，即分析出每種情況的等效電路，并畫(huà)出相應(yīng)的電路圖，使題目的條件更加直觀化。例4.（2022·四川攀枝花·中考真題）小華同學(xué)為探究家中儲(chǔ)水式熱水器的效率，觀察了該熱水器銘牌數(shù)據(jù)，并記錄了熱水器某次加熱過(guò)程的相應(yīng)數(shù)據(jù)，如表1、表2。已知水的密度為，比熱容為。表1儲(chǔ)水式熱水器型號(hào)：DSZF電器類別：1額定電壓：額定功率：額定頻率：額定容量：表2記錄時(shí)間水溫（℃）8:00448:10488:3057小華分析以上數(shù)據(jù)，得出水溫從44℃上升到57℃的過(guò)程中，熱水器中的水吸收的熱量Q=______J，熱水器消耗的電能W=______J，熱水器的效率為_(kāi)_____。例5.（2022·遼寧丹東·中考真題）如圖所示，電源電壓保持不變，燈泡L標(biāo)有“12V12W”字樣（忽略燈絲電阻的變化）。閉合開(kāi)關(guān)S1，斷開(kāi)S2，燈泡L正常發(fā)光；閉合開(kāi)關(guān)S1、S2，電流表示數(shù)為1.5A，則電源電壓為_(kāi)__________V；閉合開(kāi)關(guān)S1，斷開(kāi)S2，通電30s定值電阻R產(chǎn)生的熱量是___________J。考點(diǎn)3.擋位型電熱器的綜合計(jì)算方法：分析解決多檔位電熱器問(wèn)題，首先應(yīng)結(jié)合電功的普適式及導(dǎo)出式、歐姆定律、開(kāi)關(guān)的閉合、斷開(kāi)引起的電路變化判斷出高、中、低檔位的電路情況，再結(jié)合對(duì)應(yīng)的電路情況，利用公式求解。例6.（2022·陜西·中考真題）物理科技小組在課外制作活動(dòng)中，把一廢舊電飯鍋改造成一個(gè)由一根電熱絲和兩個(gè)開(kāi)關(guān)組成的簡(jiǎn)易電飯鍋。接通電源，手動(dòng)開(kāi)關(guān)閉合，電熱絲工作，當(dāng)鍋內(nèi)溫度達(dá)到103℃時(shí)，手動(dòng)開(kāi)關(guān)自動(dòng)斷開(kāi)，且無(wú)法自動(dòng)閉合；接通電源，溫控開(kāi)關(guān)在鍋內(nèi)溫度低于60℃時(shí)自動(dòng)閉合，電熱絲工作，鍋內(nèi)溫度高于85℃時(shí)，溫控開(kāi)關(guān)自動(dòng)斷開(kāi)。通過(guò)兩個(gè)開(kāi)關(guān)的通斷，可實(shí)現(xiàn)加熱和保溫兩種功能。根據(jù)以上描述，下列判斷正確的是（）A．接通電源，閉合手動(dòng)開(kāi)關(guān)，電熱絲才能開(kāi)始工作B．當(dāng)手動(dòng)開(kāi)關(guān)自動(dòng)斷開(kāi)時(shí)，簡(jiǎn)易電飯鍋馬上進(jìn)入保溫狀態(tài)C．鍋內(nèi)溫度由103℃降至60℃過(guò)程中，電熱絲不工作D．簡(jiǎn)易電飯鍋加熱時(shí)的功率大于保溫時(shí)的功率例7.（2022·遼寧遼寧·中考真題）圖甲是最大功率為1000W的電煎鍋，它分為高、中、低三擋。圖乙是其簡(jiǎn)化電路圖，S為總開(kāi)關(guān)，S0為調(diào)擋開(kāi)關(guān)，轉(zhuǎn)動(dòng)S0可將開(kāi)關(guān)調(diào)至1、2、3位置。R1、R2、R3為發(fā)熱電阻且阻值相等。求：（1）電煎鍋的中擋電功率；（2）將電煎鍋調(diào)至中擋煎制食物時(shí)，3分鐘可將50g食物從4℃加熱至139℃，電煎鍋加熱食物的效率?！臼澄锏谋葻崛萑?.0×103J/（kg℃）】考點(diǎn)4.含電動(dòng)機(jī)工作時(shí)電熱的計(jì)算方法：(1)加熱電阻屬于純電阻。結(jié)合電路的特點(diǎn),可利用推導(dǎo)式計(jì)算加熱電阻正常工作時(shí)的電功率。(2)利用可計(jì)算加熱電阻正常工作時(shí)產(chǎn)生的熱量，而液體吸收的熱量；效率、結(jié)合密度公式及變形進(jìn)行計(jì)算。(3)電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)的電路不屬于純電阻電路，計(jì)算電熱和消耗的電能都只能用對(duì)應(yīng)的公式，即、，此時(shí)。例8（2022·福建·中考真題）如圖是某晾衣機(jī)的工作電路圖，電源電壓U=220V，其中R是發(fā)熱電阻。當(dāng)開(kāi)關(guān)S1閉合、S2斷開(kāi)時(shí)，晾衣機(jī)開(kāi)啟風(fēng)干功能，其額定功率P1=44W；當(dāng)開(kāi)關(guān)S1、S