第四節(jié)2課時(shí)焦耳定律

第四節(jié)科學(xué)探究：電流的熱效應(yīng)第2課時(shí)焦耳定律典型例題精析

知識(shí)點(diǎn)1焦耳定律例1一臺(tái)電爐通電后電爐絲熱得發(fā)紅，與電爐絲連接的導(dǎo)線卻不怎么熱，這臺(tái)電爐的額定電壓為220V，額定功率為1100W，與電爐絲連接的導(dǎo)線的電阻為0．1Ω，電爐正常工作10min，通過(guò)導(dǎo)線的電流為

A，導(dǎo)線上產(chǎn)生的熱量是

J。515001．熱熔膠在室溫下為固體，加熱變?yōu)檩^強(qiáng)黏性的液體，冷卻后，將物體牢牢地粘在一起，如圖16-4-11是熱熔膠槍的外形，在槍嘴內(nèi)有電熱絲。電熱絲的電阻是1000Ω，通過(guò)的電流是0．2A時(shí)，1min產(chǎn)生的熱量是

J。變式練習(xí)24002．電腦的中央運(yùn)算器簡(jiǎn)稱(chēng)CPU，是電腦的心臟，決定著電腦的運(yùn)算速度，它由主板供電，運(yùn)算速度可認(rèn)為由電流大小決定，同時(shí)自己要發(fā)熱，電腦愛(ài)好者喜歡“超頻”來(lái)提高CPU運(yùn)算速度，“超頻”方法之一就是通過(guò)改變主板上“跳線”來(lái)提高CPU核心電壓。 (1)如圖16-4-12為主板上一跳線裝置，其中CPU正常工作時(shí)應(yīng)短接“2、3”，某人超頻需要改接這一跳線，則應(yīng)短接哪兩個(gè)接線柱？解：(1)由電路圖可知，短接2、3時(shí)，電阻R與CPU串聯(lián)，電路電阻較大，電流較小，短接1、2時(shí)，CPU直接接在電源兩端，電路電阻較小，電路電流較大，運(yùn)算速度變大，由此可見(jiàn)，跳線時(shí)，應(yīng)短接1、2。 (2)現(xiàn)有一CPU正常工作時(shí)電壓為1．5V，電流為 2mA，超頻后電壓提高到2V，若把CPU看作純電阻，“超頻”后CPU每分鐘多產(chǎn)生多少熱量？(2)CPU的電阻超頻后電壓U′=2V，電路電流超頻后CPU每分鐘多產(chǎn)生的熱量：

ΔQ=Q2-Q1=I′2RCPUt-I2RCPUt=(0．0027A)2×750Ω×60s-(0．002A)2

×750Ω×60s≈0．1481J。答：(1)某人超頻需要改接這一跳線，則應(yīng)短接1、2兩個(gè)接線柱。(2)“超頻”后CPU每分鐘多產(chǎn)生0．1481J的熱量。典型例題精析知識(shí)點(diǎn)2焦耳定律的應(yīng)用例2據(jù)報(bào)道，某鄉(xiāng)村進(jìn)行電網(wǎng)改造，經(jīng)測(cè)算，有一條線路應(yīng)采用截面積為2．5mm2的鋁芯線，電工在實(shí)際安裝時(shí)卻采用了1．5mm2的鋁芯線，結(jié)果釀成一場(chǎng)火災(zāi)。分析火災(zāi)的原因其實(shí)很簡(jiǎn)單：就是電工安裝的導(dǎo)線與測(cè)算應(yīng)采用的導(dǎo)線相比，

較大，根據(jù)

定律可知，導(dǎo)線上產(chǎn)生的熱量也較多。導(dǎo)致導(dǎo)線的絕緣皮燒壞，最終引發(fā)了火災(zāi)。電阻焦耳3．冬天，家里使用電烤火爐取暖時(shí)，電爐絲已經(jīng)熱得發(fā)紅，而連接電烤火爐的導(dǎo)線卻不怎么熱，這主要是因?yàn)? ) A．導(dǎo)線的絕緣皮隔熱

B．導(dǎo)線的電阻遠(yuǎn)小于電爐絲的電阻

C．導(dǎo)線的電阻遠(yuǎn)大于電爐絲的電阻

D．通過(guò)導(dǎo)線的電流小于通過(guò)電爐絲的電流變式練習(xí)B4．有許多重大火災(zāi)都是因用電線路連接處接觸不良所造成的。當(dāng)線路連接處接觸不良時(shí)，該處的電阻將

(選填“減小”“增大”或“不變”)，在該接觸處就會(huì)局部過(guò)熱引起升溫，接觸處的電阻又將隨著溫度的升高而

(選填“減小”“增大”或“不變”)，從而形成電熱的逐步積累和惡性循環(huán)，以致引發(fā)火災(zāi)。增大增大1．家用洗衣機(jī)的主要部件就是電動(dòng)機(jī)，若一個(gè)洗衣機(jī)在220V電路中正常工作時(shí)通過(guò)的電流為2A，如果電動(dòng)機(jī)線圈電阻為4Ω，則每分鐘產(chǎn)生的熱量為( ) A．26400J B．726000J C．960J D．440J基礎(chǔ)過(guò)關(guān)精練C2．小明家的電飯鍋電源線壞了，他在網(wǎng)上新買(mǎi)了一根，使用時(shí)聞到橡膠的焦煳味，他立即拔下電源插頭，發(fā)現(xiàn)這根電源線很熱，其他用電器仍然正常工作，你認(rèn)為引起電源線過(guò)熱的原因可能是( ) A．電路的電壓過(guò)高 B．新買(mǎi)的電源線過(guò)短 C．新買(mǎi)的電源線過(guò)粗 D．新買(mǎi)的電源線過(guò)細(xì)D3．如圖16-4-13所示，將兩根電阻絲R1、R2分別插入甲、乙兩瓶等量煤油中，串聯(lián)接入電路，R1∶R2=2∶3。通電一段時(shí)間后，R1、R2產(chǎn)生的熱量之比為( ) A．3∶2 B．2∶3 C．4∶9 D．9∶4B4．(2016烏魯木齊)某同學(xué)為了估測(cè)一個(gè)銘牌缺失的家用電熱水壺(如圖16-4-14)正常工作時(shí)的電阻，將壺中裝入1kg25℃的自來(lái)水，按下開(kāi)關(guān)后3min水被燒開(kāi)。則該電熱水壺正常工作時(shí)的電阻約為[水的比熱容為4．2×103J/(kg·℃)]( ) A．3Ω

B．30Ω

C．300Ω

D．3000ΩB5．一臺(tái)線圈電阻為0．3Ω電動(dòng)機(jī)，接在12V的電源上時(shí)，通過(guò)電動(dòng)機(jī)的電流為0．5A，在2min內(nèi)電流產(chǎn)生的熱量是

J。6．將阻值為R甲=40Ω和R乙=10Ω的兩個(gè)電阻串聯(lián)后接在電源上，相同時(shí)間內(nèi)，兩電阻中產(chǎn)生熱量較多的是

。若將兩電阻并聯(lián)后接在4V的電源上，1min內(nèi)兩電阻產(chǎn)生的總熱量為

J。9R甲(或甲)1207．某電飯鍋內(nèi)有R0=44Ω、R=2156Ω的兩根電熱絲，將它接入如圖16-4-15電路，當(dāng)S分別置于“1”擋和“2”擋時(shí)，“

”擋是保溫狀態(tài)，當(dāng)S接“2”擋時(shí)，電路中的電流大小是

，通電100s電路產(chǎn)生的熱量是

J。15A1．1×105

8．(2016盤(pán)錦)如圖16-4-16所示，電源電壓12V，R1=10Ω，R3=50Ω。

(1)只閉合開(kāi)關(guān)S2，1min內(nèi)R3產(chǎn)生的熱量是多少？解：(1)當(dāng)只閉合開(kāi)關(guān)S2時(shí)，R1和R3串聯(lián)，電路中的總電阻：R總=R1+R3=10Ω+50Ω=60Ω，電路中的電流：R3產(chǎn)生的熱量：Q=I2R3t=(0.2A)2×50Ω×60s=120J。答：只閉合開(kāi)關(guān)S2，1min內(nèi)R3產(chǎn)生的熱量是120J。 (2)只閉合開(kāi)關(guān)S3，R1的功率是1.6W，R2的阻值是多少？(2)當(dāng)只閉合開(kāi)關(guān)S3時(shí)，R1和R2串聯(lián)，由P=I2R得，電路中的電流：電路的總電阻：電阻R2的阻值：R2=R′總-R1=30Ω-10Ω=20Ω。答：只閉合開(kāi)關(guān)S3，R1的功率是1.6W，R2的阻值是20Ω。 (3)同時(shí)閉合開(kāi)關(guān)S1、S2、S3，電流表的示數(shù)是多少？(3)當(dāng)同時(shí)閉合開(kāi)關(guān)S1、S2、S3

時(shí)，R1被短路，R2和R3并聯(lián)，電流表測(cè)干路中的電流，通過(guò)R2的電流：通過(guò)R3的電流：干路中的電流：I1=I2+I3=0.6A+0.24A=0.84A，即電流表的示數(shù)為0.84A。答：同時(shí)閉合開(kāi)關(guān)S1、S2、S3

，電流表的示數(shù)是0.84A。9．如圖16-4-17所示電路中，已知R1＞R2，閉合開(kāi)關(guān)S后( ) A．電流通過(guò)R1、R2產(chǎn)生的熱量Q1＜Q2 B．通過(guò)R1、R2的電流I1＞I2 C．R1、R2兩端的電壓U1＞U2 D．R1、R2消耗的電功率P1＞P2能力提升演練A10．如圖16-4-18是兩定值電阻RA

和RB

中的電流與其兩端電壓的關(guān)系，若將兩電阻并聯(lián)在電壓為2V的電路中，干路上電流為

A，通電相同時(shí)間，RA

、RB

產(chǎn)生的熱量之比QA∶QB=

。0．62∶111．如圖16-4-19所示是探究小組在科技節(jié)上設(shè)計(jì)的保溫箱的簡(jiǎn)易圖，圖中L是溫度傳感器，電阻不計(jì)，作用相當(dāng)于一個(gè)開(kāi)關(guān)，當(dāng)溫度高于某一設(shè)定值時(shí)，傳感器發(fā)出信號(hào)，電源斷開(kāi)，停止加熱；當(dāng)溫度低于某一設(shè)定值時(shí)，傳感器發(fā)出信號(hào)，接通電源加熱，從而使箱內(nèi)的溫度保持在一定范圍

內(nèi)。將溫度傳感器L和一

段阻值為32Ω的電熱絲接

入電源電壓恒為24V的電

路中(假設(shè)電熱絲阻值不隨溫度變化)。 (1)保溫箱的外殼要選用的材料是

(選填“熱的不良導(dǎo)體”或“熱的良導(dǎo)體”)； (2)電路工作時(shí)，通過(guò)電熱絲的電流是

A；電熱絲工作1min消耗電能

J； (3)為了保證某種菌種的培養(yǎng)，保溫箱的發(fā)熱功率需調(diào)整為12W，在不改變電源電壓和原電熱絲的情況下，應(yīng)在箱內(nèi)

(選填“串”或“并”)聯(lián)一段阻值為

Ω的電熱絲。熱的不良導(dǎo)體0．751080串1612．如圖16-4-20所示的是實(shí)驗(yàn)中學(xué)物理課外活動(dòng)小組自制的電熱暖手器的電路原理圖。電源電壓恒為8V，S為單刀三擲開(kāi)關(guān)，發(fā)熱體的電阻分別是R1=2Ω，R2=1Ω，R3=5Ω。問(wèn)： (1)該電熱暖手器工作時(shí)的最小電流是多少？拓展探究訓(xùn)練解：(1)當(dāng)開(kāi)關(guān)接“3”時(shí)，電阻