焦耳定律及其应用

焦耳定律

题一：一根60欧的电阻丝接在36伏的电源上，在5分钟内共产生多少热量？

题二：一台电动机正常工作时，两端的电压为220V，通过线圈的电流为10A，若此线圈的电阻为2Ω，那么它的电功率是_______W，这台电动机1min内产生的热量是_______J，这台电动机的效率是_______。

金题精讲

题一：在图所示的各种家用电器中，利用电流热效应工作的是（）

题二：电炉丝断了，去掉1/5后，仍然接在原来的电源两端，则在相同时间内产生的热量与原来产生的热量之比为（）

A．5 ：4 B．1 ：5 C．5 ：1 D．4 ：5

题三：电饭锅工作时有两种状态：一种是加热状态，另一种是保温状态。如图所示为电饭锅的电路图，R1、R2为电热丝，S为温控开关，A、B两点接在家庭电路上。当S闭合时，电饭锅处于加热状态，加热功率为1000W；当S断开时，电饭锅处于保温状态，保温功率为100W．求：

（1）电饭锅加热30s，电热丝产生的总热量是多少？

（2）电热丝R1、R2的阻值之比是多少？

（3）电饭锅保温30min，电热丝产生的R2产生的热量是多少？

思维拓展

题一：在学校创新比赛中，小亮同学设计了一个

多档位的电热水器。图甲所示是他设计的电热水

器的工作电路图，R1和R2是两根电热丝。他设计

的旋转开关如图乙所示，旋转开关内有一块绝缘

圆盘，在圆盘的边缘依次有共10个金属触点（在

图乙中用“○”表示，“○”中标有1、2、3、4编

号，编号相同的触点用导线连接）。可以绕中心轴

转动的开关旋钮两端各有一个金属滑片，转动开

关旋钮可以将相邻的触点连接。例如，图乙中，

旋钮上的箭头指向图中位置D，此时，金属滑片

将1、2两触点接通，同时另一端也将3、4两触点接通。当旋钮上的箭头指向A、B、C、D

1

明电热丝R1和R2的阻值应该分别为多大?旋钮上的箭头指向A、B、C、D不同位置时，分别对应哪一档加热功率？

2．小亮根据计算结果，借助电池组、电压表和电流表分别截取了电阻大小符合要求的两根电热丝，并按电路图连接好。经检查无误后，小亮将电热器接入家庭电路，同时借助电能表和手表测量电热器在不同档位工作时实际消耗的电功率，结果发现每一档的实际功率均小于按照电热丝电阻值计算的结果，测量后发现电源电压为220V．请简单解释产生这种偏差的原因。

3．使用中他发现水温开始升高较快，后来水温升高越来越慢，最后甚至会保持某个温度不再升高，此时水并没有沸腾。并且选择加热档位功率越小，水能够达到的最高温度越低，这是为什么？

讲义参考答案

重难点易错点解析

题一：6480J 题二：2200 W 1.2 ×104 J 90.9%

金题精讲

题一：C 题二：A 题三：1、30000J；2、9：1；3、18000J

思维拓展

题一：1、D：P1＝1100W，C：P2=660W，B：P3=440W，A：P4=264W

2、电热丝的电阻会随温度而变化。在借助电池组、电压表和电流表截取一定阻值的电热丝时，电热丝消耗的功率很小，一定时间内产生的热量少，故温度低，此时电阻小；当电热丝接入家庭电路工作时，消耗的电功率较大，一定时间内产生的热量多，温度升高显著，电阻变大明显：由公式P＝U2/R可知，此时消耗的电功率比测得的电阻计算的电功率要小一些。

3、电热器在给水加热时。由于水在吸热的同时还在散热（向空气传递热量、蒸发吸热），并且随着水温的升高，水温与环境温度差增大，热传递的速度加快、水蒸发时吸热的速度也加快，导致水的温度升高减慢；当散失热量与从电热丝吸收到的热量平衡时，水温就不再升高了

加热功率越小，单位时间内产生的热量越少，达到上述平衡时与环境的温差越小，所以水能达到的最高温度越低。

目的：综合运用电学与热学等知识实际问题。

一、选择题

1．（2015四川乐山，第13题）如图所示，将三个相同的空烧瓶口分别用完全相同的气球密封，用三段阻值不同的电阻丝（R1＜R2＜R3）分别给三个烧瓶中的空气加热，通电一段时间后体积变化最大的气球是( C )

1题2题A．a B．b C．c D．三个相同

2.（2015四川自贡，第15题）将规格都是“220V 100W”的一台电风扇、一台电视机和一

把电烙铁分别接入同一家庭电路中，通电时间相同，下列说法正确的是 ( C )

A、三个用电器产生的热量相同

B、电风扇产生的热量最多

C、电烙铁产生的热量最多

D、电视机产生的热量最多

3.（2015湖北武汉，第19题）下图是探究电流通过导体时产生热的多少跟什么因素有关的实验装置。两个透明容器中密封着等量的空气，U形管中液面高度的变化反映密闭空气温度的变化。下列说法正确的是( C)

A.该实验装置是为了探究电流产生的热量与电阻的关系

B.将左边容器中的电阻丝换成10 的电阻丝后，就可以探究电流产生的热量与电阻的关系

C.通电一段时间后，左侧U形管中液面的高度差比右侧的大

D.该实验装置是利用U形管中液体的热胀冷缩来反映电阻丝放出热量的多少

4.（2015山东潍坊，第2题）下列图所示的家用电器中，利用电流热效应工作的是

(A )

5.（2015江苏盐城，第2题）下列家用电器，主要利用电流热效应工作的是（ D ）

A.收音机

B.电视机

C.电风扇

D.电饭锅

6.（2015湖南株洲，第1题）2014年诺贝尔物理学奖颁给了发明蓝色二极管的三位科学家，他们的这项发明实现了利用二极管呈现白光，且发光效率高。LED灯（即发光二极管）不具有的特点是( D )

A．亮度高B．能耗低C．寿命长D．发热多

7.（2015吉林长春，第2题）以下家用电器中利用电流热效应工作的是（ A ）

A、电饭锅

B、洗衣机

C、电冰箱

D、电风扇

8.（2015福建厦门，第1题）如图1所示机器工作时应用电流热效应的是(A )

9.（2015湖南怀化，第9题）９．下面生活用具中，不是

．．利用电流热效应工作的是（ C ）Ａ．电饭锅Ｂ．电热水壶Ｃ．电风扇Ｄ．电烤火箱

二、填空题

1.（2015四川成都，第22题）如图12所示，是晨晨同学探究焦耳定律的部分实验装置。己知R甲=5Ω,R乙=10Ω，在探究电流通过导体产生的热量与电阻大小的关系时，应将两电阻丝联在电路。若电路中的电流为0.3A，则甲电阻丝在I min内产生的热量为J。