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1、焦耳定律及应用模块一电流的热效应一、知识点1. 生活现象：在生产、生活实践中，常常需要用电产生热来为我们服务。例如：工厂利用电热炼钢，家庭利用电热来烧水、做饭、取暖等。2. 定义：电流通过导体时电能转化成热能的现象。 电流通过任何有电阻的导体都会产生热效应。3. 实验探究：电流的热效应与哪些因素有关 (1)电热与电阻的关系实验条件：选取两根阻值不一样的电阻丝，两个装有初始温度相同(记为)、等质量(记为)煤油的玻璃瓶，按如下图的实物图将实验器材连接起来，检查无误后接通电源，通电一段时间后，记录两个玻璃瓶内煤油的温度。实验结论：在通电电流大小不变，通电时间相同的情况下，电阻越大，煤油的温度越高，表
2、明电阻越大，电流产生的热量越多。(2)电热与电流大小的关系实验条件：取质量、温度均与上述实验初始状态相同的煤油，按如下图所示的电路连接器材。闭合开关，调节滑动变阻器，增大通过电阻丝的电流，通电时间与上述实验相同，记录玻璃瓶内煤油的温度。实验结论：对同一电阻丝，在通电时间相同的情况下，通电电流越大，煤油的温度越高，表明电流越大，电流产生的热量越多。(3)电流与通电时间的关系 实验条件： 按上图实物电路图连好电路，检查无误后接通电源，按下计时器并同时记录温度计的示数。保持电流大小不变，每隔一段时间记录一次温度计的示数。实验结论：对同一电阻丝，在电流大小不变的情况下，通电时间越长，煤油的温度越高，表
3、明电流产生的热量越多。二、例题精讲【例1】请你想象一下，假如没有电流的热效应，下列设备还能工作的是()A白炽灯B电烤箱C保险丝D电磁起重机考点：电流的热效应、化学效应和磁效应解析：白炽灯、电烤箱、保险丝都是利用电流的热效应工作的，没有电流的热效应，它们都不能工作；电磁起重机是利用电流的磁效应工作的，没有电流的热效应，电磁起重机能正常工作；答案：D【测试题】下列四种用电器中，利用电流热效应工作的是()A收音机B固定电话C电风扇D电热水器A、收音机工作时，将电能转化为了声能，是利用了电流的磁效应工作的，故该选项不符合题意；B、电话是利用电磁波传递信息，利用了电流的磁效应工作的，故该选项不符合题意；
4、C、电风扇利用电动机带动工作，利用了电流的磁效应，故该选项不符合题意；D、电热水壶是利用了电流的热效应来加热的，故该选项符合题意 故选D【测试题】用电吹风机吹干湿头发的过程涉及了许多物理知识下列说法正确的是()A电吹风机中的电动机和电热丝是串联的B湿头发被吹干的过程中，水蒸发放热C电吹风机能吹出热风，应用到了电流的热效应D湿头发被吹起，说明力是维持物体运动的原因A、因为电吹风机中的电动机和电热丝工作时互不影响，因此它们是并联的故A错误；B、汽化有两种方式：蒸发和沸腾它们在进行时都要吸热故B错误；C、电吹风吹出热风，是利用了电流的热效应，电流通过导体是要产生热量的现象故C正确；D、力是物体运动状
5、态改变的原因，不是使物体运动的原因故D错误 故选C【例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考点：电流的热效应、化学效应解析：白炽灯、电饭锅、电熨斗都是利用电流的热效应工作的，如果导体没有电阻，当用电器通电时，用电器不会产生电热，白炽灯不能发光，电饭锅不能煮饭，电熨斗不能熨衣服如果导体有电阻，电动机工作时，电能转化为机械能和内能，假设导体没有电阻，当电动机通电时，电动机不会产生电热，电能全部转化为机械能，效率更高更好 答案：B【测试题】关于白炽电灯，正确的说法是()A它是利用电流的热效应制成的B白炽电
6、灯的灯丝是用钨丝制成，是因为钨丝的导电性强C灯丝温度越高，电能转化的化学能越多D灯泡中必须充满空气A、白炽灯之所以能发光，即是热的放光，故其是利用电流的热效应的原理制成的，故该选项正确；B、白炽电灯的灯丝是钨制成的，因为钨的熔点高的缘故，故该选项错误；C、灯泡是由于灯丝发热而放光，故灯丝温度越高，电能转化的光能越多，故该选项错误；D、为了减慢钨丝的蒸发，故一般在白炽灯的玻璃壁内充有惰性气体，故该选项错误；故选A【拓展题】给电动机通电后电动机带动其他机器运转起来，同时电动机的外壳也变得烫手，则下列说法中正确的是()A电能全部转化为机械能B电能的一部分转化为机械能，另一部分转化为内能C电能全部转化
7、为内能D电能的一部分转化为内能是通过克服摩擦力做功来完成的考点：能量转化的现象；电流的热效应、化学效应和磁效应解析：电流通过电动机消耗的电能：一部分转化为机械能，带动其他机器运转起来，另一部分转化为内能，主要是电流流过导体做功，把电能转化为内能，不是通过克服摩擦做功转化来的所以A、C、D错、B正确 答案：B模块二焦耳定律一、 知识点1. 焦耳定律的内容：电流通过导体时产生的热量跟电流的平方成正比，跟导体的电阻成正比，跟通电时间成正比。公式中，电流的单位是安(A)，电阻的单位是欧()，时间的单位是秒()，这样，热量的单位是焦()。2. 电热的利用和防止(1)电热的利用利用电流热效应而制成的设备有
8、：电炉、电饭锅、电烤箱等。(2)电热负面作用的防止在有的用电器中，由于电流产生的热使用电器的温度上升，当温度上升到一定程度而又未散发出去时，会加速绝缘体和电子元件老化的速度，甚至损坏电子元件。解决办法：利用流动空气散热。如：电视机的后盖开散热孔；电脑的CPU上安装风扇；电动机外壳上的皱褶可增大散热的面积。二、例题精讲【例3】电炉丝通过导线接入电路，电炉丝和导线通过的电流相同为什么电炉丝热得发红，而导线却几乎不发热？考点：焦耳定律解析：电炉在使用时，电炉丝和导线串联，I电炉丝=I导线，通电时间t相同，Q=I2Rt，R电炉丝R导线，电流产生的热量：Q电炉丝Q导线，所以出现电炉丝热得发红，而导线却几
9、乎不发热的现象； 答案：因为电炉丝的电阻大，产生的热量多【测试题】一台电动机正常工作时线圈两端电压为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和产生的热量为Q分别为()A3800J、200JB3800J、3800JC72200J、200JD72200J、3800J电动机正常工作1S消耗的电能 W=UIt=380V10A1s=3800J电动机正常工作1S产生的热量：Q=I2Rt=(10A)221s=200J故选A【例4】一个额定电压为12V的小型电动机正常工作时，测得通过电动机的电流是0.5A，工作10min，电流做功为 J，在这10min内该电动机线圈产生
10、的热量是360J，则电动机线圈的电阻是 考点：电功的计算；焦耳定律的计算公式及其应用解析：已知电压U=12V，电流I=0.5A，工作时间t=10min=600s，电流做的功W=UIt=12V0.5A600s=3600J在时间t内线圈产生的热量Q=360J，由焦耳定律知Q=I2Rt，电动机线圈电阻R=2.4 答案：3600，2.4【测试题】如图电路，电源电压保持12V不变，标有“10V 4W”的灯泡L与滑动变阻器R串联接在电路中闭合S，调节滑片P使灯泡L正常发光，此时灯泡L的电阻RL为 ，电路中的电流为 A，通电2min，变阻器R上产生的热量为 J。因为灯正常发光，根据“10V4W”求得灯泡的电
11、阻为：RL=25，通过灯的电流为：I=0.4A因为灯与变阻器串联，则滑动变阻器两端的电压为：U滑=UU额=12V10V=2V，所以变阻器上产生的热量为：Q=U滑It=2V0.4A120s=96J 故答案为：25；0.4；96【例5】如图所示是“探究电流通过导体产生热量与导体电阻关系”的实验装置，两阻值分别为R和2R的电阻丝浸在相同质量和相同初温的煤油中，每一烧瓶里各插一支温度计，则闭合开关，经过一段时间，两电阻丝产生热量的多少是通过 反映出来的；采用这种连接方式的目的是 考点：物理学方法；电热解析：“探究电流通过导体产生热量与导体电阻关系”的实验装置，通电导体放出热量，煤油吸收热量，而吸收热量
12、多少无法捕捉，但是质量相等的煤油吸收的热量越多，煤油升高的温度就越多；所以可以采用“转换法”，通过温度计的示数变化反映通电导体产生热量的多少根据控制变量法可知：要观察煤油升高温度的多少，应只改变煤油吸热的多少，控制两个烧瓶装相同质量和相同初温的煤油中；而“探究电流通过导体产生热量与导体电阻关系”的实验，应只改变导体的电阻，控制两个烧瓶中的导体的电流和通电时间相同，所以两个烧瓶中的导体，采取串联连接在同一个电路里 答案：温度计的示数变化；控制电流和通电时间相同【测试题】如图为一种电磁炉原理示意图，它是利用高频电流在电磁炉内部线圈中产生磁场，磁化铁磁性材料制成的烹饪锅，在锅体形成无数小的涡流(感应
13、电流)同时被磁化的铁磁材料分子因摩擦，碰撞而发热，从而使锅体自身发热达到加热食物的目的小明对家里的电磁炉进行研究，功率调节范围是120W2200W以下关于电磁炉的说法错误的是()A使用电磁炉加热食物时，不能用铜锅B使用电磁炉加热食物时，将电能转化为内能C使用电磁炉加热食物时，热量是由锅传递给电磁炉D使用电磁炉加热食物时，热量是由电磁炉传递给锅A、使用电磁炉加热食物时，必须使用磁性材料制成的锅，不能用铜锅，该选项说法正确，不符合题意；B、使用电磁炉加热食物时，电能转化为内能，该选项说法正确，不符合题意；C、使用电磁炉加热食物时，锅体自身发热加热食物，热量是由锅传递给电磁炉，该选项说法正确，不符合
14、题意；D、电磁炉工作时，磁场的变化使锅体形成无数小的涡流，锅体自身发热，热量由锅传向电磁炉，该选项说法不正确，符合题意 故答案为：D【例6】我们家乡进行了供电线路的改造，改造的内容之一就是把电线换成更粗的，使它的电阻变 ，电流在导线产生的热量 考点：影响电阻大小的因素；焦耳定律；电能的输送解析：家乡在进行供电线路改造时，把电线换成更粗的，这样增大了导线的横截面积，减小了电线的电阻，根据公式：Q=I2Rt，电阻越小，产生的热量损失则越少 答案：小；小【测试题】电吹风是现代家庭常用的电器，小华使用过程中发现电吹风既可以吹热风，又可以吹冷风根据这个现象她断定：在电吹风中有带有风扇的是电动机和可以发热
15、的电热丝分析画出了两个电路图(1)你认为甲乙两个电路， 更符合实际情况(2)小华查看说明书得知，该型号电吹风吹热风时的功率为460W，吹冷风时的功率为20W，则电吹风正常工作且吹热风时，电热丝的功率是 W，电阻在1min内电流通过电热丝产生的热量是 J (1)甲图中，开关置于1和2之间时，电动机不能工作，只加热，不吹风，这样吹风机会因过热而烧坏；开关置于2和3之间时，电热丝和电动机都工作，吹热风；乙图中，开关置于1和2之间时，电动机工作，吹冷风，开关置于2和3之间时，电热丝和电动机都工作，吹热风由以上分析可知，乙的电路更符合实际情况(2)由于吹热风时，电热丝与电动机并联，P总=P电热丝+P电动
16、机，电热丝的功率：P电热丝=P总P电动机=460W20W=440WP= ，1min内电流通过电热丝所产生的热量Q=P电热丝t=440W60s=26400J=2.64104J 故答案为：(1)乙；(2)440；26400【例7】如图所示是一个能吹冷热风的电吹风简化电路图，其中A是吹风机，B是电热丝将它接入家庭电路，只闭合S1，电吹风吹冷风；若再将S2闭合()A电路中的总电阻增大B电路中的电流减小C吹风机两端的电压减小D电路的总功率增大考点：电功率的计算；并联电路的电流规律；并联电路的电压规律；欧姆定律的应用；电阻的并联解析：当再将S2闭合时，吹风机与电热丝并联，根据并联电路的电压特点可知，吹风机
17、两端的电压不变；根据电阻越并越小、小于任何一个分电阻可知，电路的总电阻变小；根据I= 可知，电路中的总电流变大；根据P=UI可知，电路的总功率变大 答案：D【测试题】如图所示为一款有高、低温两挡的蒸汽电熨斗电路原理图，R1、R2为电热丝，其中R2=242工作时，水升温并汽化成水蒸气，从而熨烫衣服(1)电热丝是利用电流的 效应工作的分析电路图，闭合S1，当S2 （选填“断开”或“闭合”）时，电熨斗处于高温挡(2)电熨斗处于低温挡时，正常工作功率为1100W，则通过电路的电流是 A ，R1的电阻是 ，通电3min产生的热量是 J. (1)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，因此电热丝是利用电流的热热效应工作的；由电路图知，闭合S1，当S2断开时，只有电阻R1接入电路，此时电路阻值最大，由P= 可知此时电路功率最小，电熨斗处于低温档；由电路图可知，闭合S1，当S2闭合时，两电阻丝并联，电路电阻最小，电源电压U一定，由P= 可知此时电路功率最大，电熨斗处于高温挡；(2)通过电路的电流I= =5A，所以，R1的电阻R1= =44；通电t=3min=180s，产生的热量Q=Pt=1100W180s=1.98105J 故答案为：(1)热；闭合；(2)5；44；1.98105