184焦耳定律（講義）學(xué)生版

人教版八年級(jí)物理上冊(cè)第18章《電功率》第4節(jié)焦耳定律講義（知識(shí)點(diǎn)總結(jié)+例題講解）序號(hào)知識(shí)點(diǎn)難易程度例題數(shù)變式題數(shù)合計(jì)一焦耳定律★★6624二焦耳定律公式的應(yīng)用★66一、焦耳定律：1.焦耳定律：電流通過(guò)導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量跟成正比，跟導(dǎo)體的成正比，跟成正比。2.計(jì)算公式：（1）（適用于所有純電阻電路）；（2）對(duì)于純電阻電路可推導(dǎo)出：①串聯(lián)電路中常用公式：Q=I2Rt；并聯(lián)電路中常用公式：②無(wú)論用電器串聯(lián)或并聯(lián)；計(jì)算在一定時(shí)間所產(chǎn)生的總熱量常用公式：Q=Q1+Q2+…Qn③分析電燈、電爐等電熱器問(wèn)題時(shí)往往使用：3.實(shí)驗(yàn)：研究電流通過(guò)導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量跟那些因素有關(guān)；4.方法：根據(jù)煤油在玻璃管里上升的高度來(lái)判斷電流通過(guò)電阻絲通電產(chǎn)生電熱的多少。（1）實(shí)驗(yàn)采用煤油的目的：煤油比熱容小，在相同條件下吸熱溫度升高的快；（2）應(yīng)用：電熱器；是利用而制成的發(fā)熱設(shè)備；主要有烤箱、電爐、電熱毯、電熨斗等。5.電動(dòng)機(jī)：（1）消耗的總電能時(shí)，用公式：W=UIt；（2）計(jì)算電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的熱：Q=I2Rt?！纠}1】下列事例，屬于防止電流熱效應(yīng)產(chǎn)生危害的是（）A．電熱孵化器孵小雞B．電熱水壺?zé)瓹．電熨斗熨衣服D．電腦防熱風(fēng)扇【變式1】在下列家用電器中與電飯煲的工作原理相同的是（）A．電熱取暖器B．電風(fēng)扇C．電腦D．電視機(jī)【例題2】如圖是探究焦耳定律的實(shí)驗(yàn)裝置，兩個(gè)燒瓶中裝著等質(zhì)量、等溫度的煤油，電阻阻值R1＞R2。閉合開(kāi)關(guān)一段時(shí)間后，記錄兩支溫度計(jì)的示數(shù)。下列說(shuō)法中正確的是（）A．閉合開(kāi)關(guān)，電阻兩端的電壓關(guān)系為U1＜U2B．通電1min后R2所在的燒瓶溫度計(jì)示數(shù)更高C．溫度計(jì)示數(shù)的變化可反映電阻產(chǎn)生熱量的多少D．該裝置只能探究電流產(chǎn)生的熱量與電阻大小的關(guān)系【變式2】如圖所示，為“探究電流產(chǎn)生的熱量與哪些因素有關(guān)”的一個(gè)實(shí)驗(yàn)電路圖，你認(rèn)為該電路最適合探究的問(wèn)題是（）（R1≠R2）A．探究電流產(chǎn)生的熱量與通電時(shí)間是否有關(guān)？B．探究電流產(chǎn)生的熱量與電流大小是否有關(guān)？C．探究電流產(chǎn)生的熱量與電阻大小是否有關(guān)？D．探究電流產(chǎn)生的熱量與溫度的高低是否關(guān)？【例題3】如圖所示電阻絲R1和R2浸沒(méi)在等質(zhì)量煤油中，R1與R3并聯(lián)，以下說(shuō)法正確的是（）A．若R1＝R2，此實(shí)驗(yàn)裝置可用于探究電熱與電阻的關(guān)系B．若R1＝R2，此實(shí)驗(yàn)中放有R1的燒瓶中煤油升溫比較慢C．若R1≠R2，此實(shí)驗(yàn)裝置可以用于探究電熱與電阻的關(guān)系D．此裝置不能研究電熱與通電時(shí)間的關(guān)系【變式3】如圖所示，在探究電流通過(guò)導(dǎo)體時(shí)產(chǎn)生熱量的多少跟什么因素有關(guān)的實(shí)驗(yàn)裝置中，兩個(gè)透明容器中分別接入了電阻絲R1和R2，且密封著等量的空氣。將導(dǎo)線(xiàn)a和b接入電路進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，下列說(shuō)法正確的是（）A．若R1和R2阻值不相等，則可以探究電流通過(guò)導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與電阻的關(guān)系B．金屬盒中空氣內(nèi)能的增大是通過(guò)做功實(shí)現(xiàn)的 C．因?yàn)闆](méi)有秒表，所以該裝置不能探究電流通過(guò)導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與通電時(shí)間的關(guān)系D．實(shí)驗(yàn)時(shí)若左側(cè)U形管中液面高度差有變化，右側(cè)沒(méi)有，可能是R2斷路【例題4】如圖是探究“電流通過(guò)導(dǎo)體時(shí)產(chǎn)生的熱量與哪些因素有關(guān)”的實(shí)驗(yàn)裝置。四個(gè)相同的透明容器中密封著質(zhì)量相等的空氣，將1、2和3、4導(dǎo)線(xiàn)分別接到電源兩端。下列說(shuō)法正確的是（）A．圖甲裝置可以用來(lái)探究電流通過(guò)電阻絲產(chǎn)生的熱量與電阻的關(guān)系B．圖中透明容器和U形管是利用連通器原理工作的C．觀察圖乙中的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，可知d容器中電阻絲的阻值較大D．圖乙實(shí)驗(yàn)中，通電一段時(shí)間U形管兩側(cè)液面高度差為零一定是電路斷路【變式4】如圖所示是探究電流通過(guò)導(dǎo)體時(shí)產(chǎn)生熱量的多少跟什么因素有關(guān)的實(shí)驗(yàn)裝置，兩個(gè)透明容器中密封著等量的空氣，U形管中液面高度的變化反映密閉空氣溫度的變化，下列說(shuō)法不正確的是（）A．乙圖實(shí)驗(yàn)裝置是為了探究電流產(chǎn)生的熱量與電流大小的關(guān)系B．甲圖通電一段時(shí)間后，右側(cè)U形管中液面的高度差比左側(cè)的大C．甲、乙實(shí)驗(yàn)裝置都是利用U形管中液體的熱脹冷縮來(lái)反映電阻絲放出熱量多少的D．乙圖中左右兩容器中電阻絲產(chǎn)生的熱量之比為4：1【例題5】在探究“電流通過(guò)導(dǎo)體產(chǎn)生熱量的多少跟什么因素有關(guān)”的實(shí)驗(yàn)中，三個(gè)透明容器中密封著等量的空氣，容器內(nèi)的電阻連接情況如圖所示，通電后，觀察U形管中液面高度的變化。則（）A．甲、乙、丙三個(gè)容器內(nèi)的導(dǎo)體，電流相等B．通電一段時(shí)間后，U形管中液面高度變化最大的是乙C．要探究電流產(chǎn)生的熱量與電阻的關(guān)系，需觀察甲、丙兩個(gè)U形管中液面高度的變化D．要探究電流產(chǎn)生的熱量與電流的關(guān)系，需觀察甲、乙兩個(gè)U形管中液面高度的變化【變式5】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(xiàn)幾乎不發(fā)熱”的現(xiàn)象A．①② B．②③ C．②④ D．③④【例題6】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)透明容器中密封著等量的空氣。（1）實(shí)驗(yàn)中通過(guò)觀察液面高度的變化來(lái)比較電流通過(guò)導(dǎo)體產(chǎn)生熱量的多少，這種方法叫（填“轉(zhuǎn)換法”或“等效替代”）。（2）圖甲可探究電流產(chǎn)生的熱量與的關(guān)系，圖乙可探究電流產(chǎn)生的熱量與的關(guān)系。（3）接好甲電路，閉合開(kāi)關(guān)，通電一段時(shí)間后，（填“左”或“右”）側(cè)U形管中液面高度變化大，此實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象表明，在電流和通電時(shí)間相同的情況下，越大，所產(chǎn)生的熱量越多。【變式6】圖中為研究焦耳定律的實(shí)驗(yàn)裝置。在兩個(gè)相同的燒瓶中裝滿(mǎn)初溫相同的煤油，插入兩個(gè)相同的溫度計(jì)，瓶中電阻絲為定值電阻，其關(guān)系為R甲＞R乙。（1）圖中的兩段電阻絲連接的方式為（選填“串聯(lián)”或“并聯(lián)”）；（2）實(shí)驗(yàn)中，通過(guò)觀察來(lái)判斷電流通過(guò)導(dǎo)體產(chǎn)生熱量的多少；（3）閉合開(kāi)關(guān)一段時(shí)間，觀察到甲瓶中煤油的溫度高于乙瓶。這表明：在相同時(shí)，越大，電流產(chǎn)生的熱量越多；（4）實(shí)驗(yàn)探究過(guò)程中用到兩個(gè)物理研究方法是法和法。二、焦耳定律公式的應(yīng)用：【例題7】如圖所示，給電爐通電后，電爐絲熱得發(fā)紅，而用手觸摸與之連接的導(dǎo)線(xiàn)卻不覺(jué)得燙手，這是因?yàn)椋ǎ〢．電流通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)時(shí)沒(méi)有產(chǎn)生熱效應(yīng)B．通過(guò)電爐絲的電流比通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)的電流大得多C．電爐絲的電阻比導(dǎo)線(xiàn)的電阻小得多D．電爐絲消耗的電功率比導(dǎo)線(xiàn)消耗的電功率大得多【變式7】小明發(fā)現(xiàn)當(dāng)給家中的電燈通電后，燈絲熱得發(fā)光，而與燈泡串聯(lián)的導(dǎo)線(xiàn)溫度幾乎感覺(jué)不到變化，對(duì)這一現(xiàn)象的解釋?zhuān)_的是（）A．通過(guò)燈絲的電流大些B．電流在導(dǎo)線(xiàn)中不發(fā)生熱效應(yīng)C．制成燈絲的材料電阻較小D．導(dǎo)線(xiàn)和燈絲中的電流相同，但燈絲電阻更大【例題8】甲、乙兩電熱器的電阻之比為4：3，通過(guò)的電流之比為1：2，則相同時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的熱量之比為（）A．1：3B．2：3C．3：8D．3：2【變式8】甲、乙兩電熱絲電阻之比為2：3，通過(guò)的電流之比為3：1，則相同時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的熱量之比為（）A．2：1B．6：1C．1：2D．1：6【例題9】?jī)蓚€(gè)電熱器的電阻之比是3：2，把它們并聯(lián)在電路中使用，在相同時(shí)間內(nèi)它們放出的熱量之比是（）A．3：2 B．2：3 C．9：4 D．4：9【變式9】電阻R1和R2串聯(lián)，兩端電壓之比為2：1，開(kāi)關(guān)閉合后，關(guān)于二者產(chǎn)生熱量的說(shuō)法正確的是（）A．兩電阻產(chǎn)生熱量相同B．兩電阻產(chǎn)生熱量之比為2：1C．兩電阻產(chǎn)生熱量之比為1：2D．沒(méi)有通電時(shí)間，無(wú)法比較產(chǎn)生熱量多少【例題10】如圖所示電路中，電源電壓為4.5V保持不變，小燈泡標(biāo)有“2.5V0.5W”字樣，閉合開(kāi)關(guān)后小燈泡L恰好正常發(fā)光，假設(shè)燈絲電阻不變。求：（1）定值電阻R的阻值；（2）通電10s電流通過(guò)定值電阻R產(chǎn)生的熱量?！咀兪?0】如圖所示的電路中，電源兩端的電壓保持不變。閉合開(kāi)關(guān)后，燈泡L兩端的電壓為12V，消耗的電功率為6W，電流表示數(shù)為1.1A。求：（1）通過(guò)燈泡L的電流是多少安？（2）定值電阻R的阻值是多少歐？（3）該電路工作5min，定值電阻R產(chǎn)生的熱量是多少焦？【例題11】一個(gè)電熱水壺，其銘牌標(biāo)注了額定電壓為220V，額定功率為1800W。該電熱水壺正常工作時(shí)，將1.5L水加熱，使溫度從20℃升高到80℃，所用時(shí)間為250s，則該電熱水壺的加熱效率是（）A．75%B．84%C．88%D．95%【變式11】某家用電熱水壺有加熱和保溫兩擋，內(nèi)部電路簡(jiǎn)化示意圖如圖甲所示，其中S是單刀雙擲開(kāi)關(guān)，R1和R2均為阻值不變的電熱絲。使用該電熱水壺在額定電壓下工作，其消耗的電功率隨時(shí)間變化的圖像如圖乙所示，已知水的比熱容為4.2×103J/（kg?℃），則下列說(shuō)法中正確的是（）A．開(kāi)關(guān)S打到1時(shí)電熱水壺處于保溫狀態(tài)B．R2的阻值為110ΩC．整個(gè)工作過(guò)程中消耗電能為4.51×105JD．加熱過(guò)程使1kg的水溫度升高了80℃，則加熱效率為74.5%【例題12】下表是小欣家電熱水壺的銘牌，在正常工作時(shí)，若將如圖所示該電熱水壺裝滿(mǎn)水。（不計(jì)熱量損失，水的比熱容是4.2×103J/（kg?℃），外界氣壓為1標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，1L＝10﹣3m3）××牌電水壺額定電壓220V額定功率1000W容積1.0L（1）將一壺水從20℃加熱至7