初中物理焦耳定律讲义

测量小灯泡的电功率
1.下面是小明做测定“小灯泡电功率”的实验，电路图如图甲所示，电源电压为，小灯泡额定电压为。

（1）连接电路时开关应。

（2）小明连接好电路，闭合开关S，发现小灯泡发光暗淡，观察电压表、电流表均有示数，移动滑动变阻器的滑片P，电压表、电流表示数均不变，出现这种现象的原因是。

（3）小明改正实验错误后，闭合开关S，移动滑片P到某一位置时，电压表示数如图乙所示，为，（选填“A”或“B”）端移动，使电压表的示数为。

（4）小明移动滑片P，记录下多组对应的电压表和电流表的示数，并绘制成图丙所示的图像，根据图像信息，可计算出小灯泡的额定功率是。

2.同学们在“探究小灯泡实际功率的规律”时，用两节新干电池串联组成的电源和标有“”字样的小灯泡等元件连接了如图甲所示的电路，请回答：
（1）连接电路时，开关应_____（选填“闭合”或“断开”）；
（2）闭合开关前，滑动变阻器的滑片应移到_____处（选填“A”或“B”）；
（3）实验中，小飞发现闭合开关后，无论怎样移动滑动变阻器的滑片，小灯泡都不亮，电流表无示数，电压表示数接近，则电路故障可能是_____。

（4）小飞排除故障后，进行多次实验，并记下相应的电压表和电流表的示数，绘制成如图乙所示的图像。

根据图像可知，小灯泡的实际功率随实际电压的增大而_____（选填“增大”、“减小”或“不变”），小灯泡正常发光时的电功率为_____；
（5）另一组同学通过测额定电流计算小灯泡的额定功率时，电压表突然坏了，又没有好的电压表更换，但有一个的定值电阻和另一个电流表K，小飞和他们一起讨论找到了解决问题的方法，此方法应是：先_____，再调节滑动变阻器，使电流表K的示数为_____即可。

焦耳定律
【知识要点】
一、电流的热效应
电流通过导体时将___ _能转化成_ _ _的现象。

在这一过程中，电能转化为___ _能．应用：电热器。

例题：1．（判断）电风扇工作时，没有电流的热效应产生． ( )
2、电热毯是冬季北方常用的取暖设备，它是利用________来工作的。

3.如图所示的用电器中，利用电流热效应工作的是（）。

A: B: C:
D:
计算器 电风扇 电暖气 电视机
4.如图所示是妈妈为小明准备的营养早餐，下列说法中正确的是（ ）。

A: 用吸管吸牛奶是利用了大气压的作用
B: 烤面包机内的电热丝是利用电流热效应来烘烤面包的
C: 闻到香喷喷的烤面包味，是由于分子间引力的作用
D: 烤面包机的电源线带有三角插头，是为了使金属外壳接地
二、探究焦耳定律
课题 探究电流通过导体时产生的热量与哪些因素有关
器材 电源、开关、导线、两个阻值不同的电热丝(R R 乙甲)、煤油、两只玻璃瓶、两
只 、滑动变阻器、 ．
装
置
图
步骤 ①如图组成串联电路，在玻璃瓶中装有等量的、 相同的煤油，煤油内插入 ．
②闭合开关，调节滑动变阻器使电流表的示数为0.5 A ，5分钟后发现甲、乙煤油的温度分别为30℃和38℃．
③______ _ _开关，使煤油冷却回原来的温度，向 调节滑动变阻器，使电流表的示数为1 A ，过5分钟，甲煤油的温度是46℃．
④在第②步的基础上，保持滑片位置不变，通电10分钟后发现甲煤油的温度为36℃。

方法 实验中，通过温度计示数的高低来判断电流通过导体时产生电热的多少，这是采用了
————法；本实验还采用了______ ________法。

结论①在通电时间和________ _____一定时，导体电阻越__ ___，通电导体所产生的热量越__ ___。

②在通电时间和____ ______一定时，通过导体的电流越__ __ ，通电导体所产生的热量越___ _。

③在导体的电阻和________ _____一定时，通电时间越__ ___，通电导体所产生的热量越__ ___。

注意：（1）在上述实验中，甲、乙两电阻丝采用串联的目的是:使电路中_____ __相等。

（2）在上述实验中，若将温度计换成细玻璃管，则应通过煤油在玻璃管中_____ _______ _____来判断电流通过导体时产生电热的多少。

例题：1.小宇同学按如图所示的装置，研究“电流通过导体时产生的热量与导体电阻大小的关系”。

图中两只烧瓶内盛有质量和温度相同的煤油，温度计显示煤油的温度，两瓶煤油中都浸泡着一段金属丝，铜丝的电阻比镍铬合金丝的电阻小。

①闭合开关后，通过两段金属丝中的电流是。

②一段时间后，可观察到A瓶中温度计的示数（填“大于”、“小于”或“等于”）B瓶中的温度计的示数。

③由上述实验可知，在电流和通电时间都相同时，导体电阻越大，产生的热量。

2.如图甲和乙是研究“电热大小与哪些因素有关”的实验装置。

通电后，若要比较电阻丝
产生热量的多与少，只需比较与之相连的型管中_____ 。

甲是探究电热与_____关系的实验装置，乙是探究电热与_____关系的实验装置。

3.如图是小明探究“影响电流热效应因素”的部分实验装置图，通电一段时间后，两段完全相同的液柱从同一高度上升到图示位置，可知电阻_____产生热量多，由此可以说明：____ _ 。

三、焦耳定律
1.内容：电流通过导体产生的热量跟________ ____________ _成正比，跟________ 成正比，跟________ __成正比。

2.公式：________ _____
Q——______——______；I——___ ___——______；
R ——______——______； t ——__ ___——______；
3.电热功率:=P 热 ______。

4.纯电阻电路（将电能全部转化成内能的电路）中：Q=W ……
注意事项：对于纯电阻电路，电流做功消耗的电能全部转化为内能（Q ＝W ），这时以下
公式均成立Q=W=UIt Q= W=U 2R
t Q= W=Pt ；对于非纯电阻电路，电能除了转化为内能，还要转化为其他形式的能量。

求Q 时只能用Q ＝I 2
Rt 。

5.利用电热的例子：热水器、电饭锅、____ __、___ ___等。

6.防止电热的例子：电视机外壳的_____窗；计算机内的_____风扇、电动机外壳的____片等。

例题：1.电炉子工作时，电炉丝热得发红，而与其相连的导线插头却几乎不热，这是为什么? 答：电炉丝与插头是_______联的，通过的电流__________．根据______定律公式_______，在______时间内，______一定时，电流产生的热量跟______成正比，炉丝比插头的电阻______，相同条件下电流产生的热量______，因此炉丝热得发红． 2.计算机内都装有小风扇，它工作时把热空气驱走，这是为了________。

3.小明家的电饭锅电源线坏了，他在网上新买了一根，使用时闻到橡胶的焦糊味，他立即拔下电源插头，发现这根电源线很热，其他用电器仍然正常工作，你认为引起电源线过热的原因可能是（ ）。

A.电路的电压过高
B.新买的电源线过细
C.新买的电源线过粗
D.新买的电源线过短
选择理由：_____。

4. 阻值为R 的电热丝，接到电源上6 min 烧开一壶水，现在将两根同样的阻值为R 的电热丝串联起来，还接在原来的电源上，烧开同样一壶水，需要的时间是( )
A.12 min
B.4 min
C.8 min
D.6 min
5.如图所示，在接线柱、间接入导线（其材料为普通铜丝），在接线柱、间接入熔丝，接通电源，灯泡正常发光，熔丝不熔断；断开电源，在、间连上一根导线，再次接通电源时，灯不亮，熔丝熔断。

以下判断错误的是（ ）。

A: 导致熔丝熔断的原因是电路中电流过大
B: 熔丝熔断时，熔丝中的电流大于间导线中的电流
C: 熔丝熔断，但灯泡依然完好
D: 用铜丝代替熔丝不符合安全用电的原则
6.一个电炉接在220V的电路上时用10min可以烧开一壶水，若该接在110V的电路上（忽略散热等因素影响），烧开这壶水需要的时间为（）
A．10min B．20min C ．30min D．40min
7.某校师生自制了一台多功率电烘箱，电路结构如图所示，所选两根电热丝、的阻值分别为、，由于电路电压不足，实际工作电压为，求：
（1）这台电烘箱以最大功率工作时，通过电烘箱的电流；
（2）这台电烘箱以最大功率工作，电热丝产生的热量；
（3）这台电烘箱以最大功率工作，消耗多少度电。

【课堂练习】
1、如图所示为“iPad”的充电器，参数标有5V 2.1A，表示充电电压是5V，最大输出电
流2.1A，电板充满电所储存的电能是113400J。

充电时的能量转换是电能转化为______（化学/内）能。

若“iPad”充电时以最大输出电流充电，要将空电板充满电需要______h，
小明觉得充电时间太长了，他想为什么苹
果公司在设计时不把最大输出电流提高
呢？这样可以实现快速充电，于是他请教
了物理老师，老师告诉了他一个信息，影响
锂电池寿命的最大杀手是电板发热，小明
恍然大悟，请你解释其中的原因
________。

2.某加热装置的工作原理如图所示，两电阻丝的阻值相等，电源电压不变，它有加热和保温两个工作状态。

当开关S1接b，S2断开时，它是处于状态，此时电路功率为P1；当开关S1接a，S2闭合时，电路功率为P2，则P1∶P2＝。

3.小刚用如图甲所示电路来探究电流与电压的关系，闭合开关S，将滑动变阻器的滑片P从
a端移至b端，电流表和电压表的示数变化关系如图乙所示，由图像
可得，定值电阻R1的阻值是Ω．实验时，电源电压保持5V不变，
当滑片P位于a端时，滑动变阻器消耗的电功率是＿＿＿W，此时，
电阻R1在10min内产生的热量为J
4.一个电热水壶，铭牌部分参数如下：额定电压220 V，额定功率模糊不清，热效率为90%。

正常工作情况下烧开满壶水需要5 min，水吸收的热量为118 800 J，此时热水壶消耗的电能为________J，其额定功率为________W，电阻是________Ω。

若实际电压为198 V，通过电热水壶的电流是________A，1 min内电热水壶产生的热量是________J。

(假设电阻不随温度改变)
5.如图是某家用电器内部电路结构图,其中R1R2为加热电阻丝,(R1>R2)，下列电阻丝的四种连接方式,可使电热器提供不同的发热功率,关于其大小说法正确的是
A甲的连接方式,发热功率最小 B 乙的连接方式,发热功率最大
C 丙的连接方式,发热功率最小
D 丁的连接方式,发热功率最大
6.一只“220V 45W”的电烙铁，在额定电压下使用，每分钟产生的热量是( )
A、45J
B、220J
C、2700J
D、9900J
7.关于电流通过导体时产生的热量，以下说法正确的是
A．根据Q=I2Rt可知，电阻越大，相同时间内产生的热量越多
B．根据Q=U2t／R可知，电阻越大，相同时间内产生的热量越少
C．根据Q=UIt可知，相同时间内，相同时间内产生的热量与电阻无关
D．根据Q=I2Rt可知，在电流一定时，电阻越大，相同时间内产生的热量越多
8.有三根电阻丝，接在电压恒定不变的电源上，产生的热量全部用来烧水，要使用同一壶水在最短的时间内烧开，那么这三根电阻丝应是( )
A．三根串联B．三根并联
C．两根串联起来，再跟第三根并联
D．两根并联起来，再跟第三根串联
9.家用电吹风由电动机和电热丝等组成，为了保证电吹风的安全使用，要求：电动机不工作时，电热丝不能发热；电热丝发热和不发热时，电动机都能正常工作。

如下图所示电路中符合要求的是
10.一台电动机正常工作时线圈两端的电压为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，产生的热量为Q，则（）
A．W=3800J，Q=200J B．W=3800J，Q=3800J
C．W=72200J，Q=200J D．W=72200J，Q=3800J
11.有两根阻值分别为的电阻丝，分别采用下图所示的四种方法接在同一电源上后，相同时间内产生的热量最大的是
12.图是某简易电吹风工作原理的电路图(R为电热丝，M为电动机)，表3是该电吹风的铭牌。

求：
(1)电吹风正常工作且吹热风时，流过电热丝的电流多大。

(2)电热丝R的阻值多大(电热丝的阻值随温度变化不计)。

13.小亮家新装了一台智能电热马桶盖，如图甲所示，他查阅使用说明书发现便座加热电路
有高、中、低三档并可手动调节，其额定电压为，低温档、中温档的额定功率分别为和。

利用所学的电学知识他设计了一个等效电路图，如图乙所示，用两定值电阻和
表示两电热丝，单刀双掷开关可接或。

当它接入家庭电路中正常工作时：
（1）低温档加热的电流多大？
（2）中温档加热，消耗多少度电？
（3）高温档加热的额定功率是多少瓦？
【课后作业】
1.小洁家购买了一台电饭锅，在使用时闻到橡胶的焦糊味，用手摸其电源线发现很热，而其它用电器仍正常工作，请你用所学的物理知识帮小洁分析一下，发生这一现象的原因是
A.电压太高
B.导线太粗
C.导线太细
D.导线太短
2.在家庭电路中，导线相互连接处往往比别处更容易发热，老化更快。

原因是连接处A．电流比别处小，产生的热量多B．电流比别处大，产生的热量多
C．电阻比别处小，产生的热量多D．电阻比别处大，产生的热量多
3.一根电阻丝，接在电压恒为U的电路中，在时间t内放出的热量为Q；若截去一半，仍然接在该电路中，在相同的时间内放出的热量为：（）
A．Q/2 B．Q C．2Q D．4Q
4.额定功率为2W的小灯泡Ｌ与一个阻值为4Ω的电阻Ｒ串联后接到电压为6V的电源上，小灯泡恰能正常发光。

则通电1分钟，小灯泡产生的热量是（）
Ａ．80J Ｂ．120J Ｃ．540J Ｄ．无法判断
5.两根地热丝R1>R2，用来加热定量的水，下列接法中使水温升得最快的是:（）
A.R1与R2并联;
B.R1与R2串联;
C. R1单独接入电路;
D. R2单独接入电路.
6.如图所示的电路中，电阻R1的阻值为10Ω，电源电压不变。

当开关S接1时，电压表的示数为6V，电流表的示数为1A。

求：
（1）R2的阻值是多少？
（2）当开关S接2时，电压表的示数为多大？若通电1min，电阻R2产生的热量是多少？
7.一只开水煲的铭牌如图，内部由开关和电热丝组成．求：
（1）正常工作时，通过内部电热丝的电流；
（2）内部电热丝的电阻；
（3）额定电压下工作5min消耗的电能．
8.浴霸是安装在浴室内供取暖和照明的家用电器，某品牌浴霸的铭牌和简化电路如图14所示，L为照明灯，L1和L2是两个功率均为275 W的红外线取暖灯
额定电压
额定频率额定功率
照明取暖
220V 50H Z40W 550w
(1)浴霸工作时，为了使取暖功率达到最大值，应闭合的开关是
（2）照明灯工作时，它的电阻是多大？（3）三灯同时正常工作半小时，消耗多少电能？
11。