第五講焦耳定律

核心考點?夯實起步起勢向上向陽〃

考點焦耳定律

，定義：電流通過導(dǎo)體時電能轉(zhuǎn)化為①內(nèi)能的現(xiàn)象

電流的I/（1）電阻:在電流、通電時間一定時，電阻越②大，電流產(chǎn)生的熱量越多

.!影響------

熱效應(yīng)”2）電流：在電阻、通電時間一定時，電流越③區(qū)，電流產(chǎn)生的熱量越多

因素，

焦「《3）通電時間：在電流、電阻一定時，通電時間越④二電流產(chǎn)生的熱量越多

內(nèi)容：電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱內(nèi)跟⑤電流的二次方成正比，跟導(dǎo)體的⑥電阻成正

陣

定

.定比，跟⑦通電時間成正比

律

律

公式:。=⑧I2Rt（適用于所有電路計算電熱）

［利用：所有電熱器.如電熱水器、電飯鍋、電熨斗、電烤爐、電烙鐵等

電熱的利用和防止

?防止：帶有孔的電視機后蓋利于散熱、電腦用微型風(fēng)扇散熱

【教材素材基礎(chǔ)題】

命題點焦耳定律的應(yīng)用

1.（九全P102T1改編）某導(dǎo)體電阻為2Q,通電1min產(chǎn)生的熱量是480J;當(dāng)通過該導(dǎo)體的

電流增大為原來的2倍時,在相等時間內(nèi)產(chǎn)生的熱量是1920內(nèi)

2.（九全P102T4改編）某校師生用電阻絲自制一臺電烘箱,其額定電壓是220V,額定電流是4A,

則電阻絲的電阻等于55Q,這臺電烘箱正常工作5min可以產(chǎn)生264000J的熱量。

3.（九全P102T6改編）在家庭電路中，有時導(dǎo)線長度不夠，需要把兩根導(dǎo)線連接起來,連接處電

阻比別處要大（選填“大”或“小”），在相等時間內(nèi)，導(dǎo)線連接處發(fā)熱比別處更多（選

填“多”或“少”）。

典型考題?研析懷山之水必有其源//

考點1電功、電功率與電熱的綜合計算（重點）

例題1多功能養(yǎng)生壺具有精細烹飪、營養(yǎng)量化等功能，深受市場認可和歡迎。圖乙是某品牌

養(yǎng)生壺簡化電路圖。［0Q1X3kg/nAeQ4.2X10,J/（kg?℃）］

項目參數(shù)

電源電壓/V220

低溫擋功率/W

中溫擋功率/W880

高溫擋功率/W1100

容積/L1

(1)開關(guān)Si、S2處于什么狀態(tài)時,養(yǎng)生壺為高溫擋,說明判斷依據(jù)。

⑵求處于高溫擋時養(yǎng)生壺電路中的總電流。

⑶求兄、兄的阻值。

⑷求養(yǎng)生壺的低溫擋功率。

⑸在標準大氣壓下,使用高溫擋將初溫是12℃的一壺水燒開，若養(yǎng)生壺高溫擋加熱效率為

80%,求水吸收的熱量和燒開一壺水需要的時間。

解：(1)當(dāng)開關(guān)S1閉合,S2接6時,為高溫擋。因為當(dāng)開關(guān)Si閉合,S2接6時，電阻兄、兄并聯(lián),

電路中的總電阻最小,根據(jù)4號可知總功率最大,所以此狀態(tài)為高溫擋。

(2)高溫擋時養(yǎng)生壺工作電路中的總電流：/總爭鬻3=5A

(3)當(dāng)Si閉合、S2接A時,只有電阻兄接入電路,養(yǎng)生壺處于中溫擋。

七的阻值:兄=些="空=55Q

P擊880W

養(yǎng)生壺處于高溫擋時，泥消耗的功率：2=尸高-尸中=1100W-880W=220W

%的阻值:%=合||魯=220Q

(4)開關(guān)Si斷開、Sz接Z時，眉、衛(wèi)串聯(lián)，電路中電阻最大,養(yǎng)生壺處于低溫擋。

低溫擋功率:尸低=上—=(22°”2=176W

次55Q+220Q

(5)水的質(zhì)量:爐。水片IXIO，kg/m3XlX10_3m3=lkg

水吸收的熱量：0吸=。水"(廣友)=4.2乂1()3"(1^?。6乂1kgX(100℃-12℃)

=3.696X105J

由〃辛、胎Pt

得燒開一壺水需要的時間：嗡^^黑=42。s

【技法點撥】常見的多擋位電路設(shè)計

電路

圖

短路式單刀雙擲類并聯(lián)式

高溫Si、S2都閉合,用短路,只有兆S接力端，只有后接入

Si、S2都閉合，用、后并聯(lián)

（加熱）接入電路中電路中

_療

PT+丫

擋1執(zhí)-------

“R2RiR2

低溫Si斷開,Sz閉合,只有兄接入

Si斷開,Sz閉合，用、S串聯(lián)S接a端，用、花串聯(lián)

（保溫）電路中

P一印.u2

擋尸P低一R2

低RI+R2

【訓(xùn)練1】（2024?龍東地區(qū)中考）一款小型電火鍋如圖甲所示，通過擋位開關(guān)實現(xiàn)高、中、低

三擋控溫功能；圖乙是它的簡化電路圖，用、花、兆均為加熱電阻（阻值保持不變）。已知用的阻

值為176Q,電火鍋的部分參數(shù)如表所示。求：

額定電壓220V

低溫擋功率

中溫擋功率440W

高溫擋功率1100W

（1）兆的阻值是多少？

（2）電火鍋在低溫擋工作時的功率是多少？

⑶某次使用時,在標準大氣壓下，用中溫擋將1kg水從20℃加熱到沸騰,用時

14min,不計熱量損失，該電火鍋中溫擋的實際功率是多少？［c水=4.2X10,J/（kg?℃）］

解：（1）從表格中可知,高溫擋的功率為1100W,再由圖乙可知,當(dāng)高溫擋時,只有尼連入電路,

電源電壓為220V,由尸（得,泥的電阻值為后=（=巖您=44Q

高

從表中還可知道，中溫擋的功率為440W,再由圖乙可知，中溫擋時,只有泥和幾串聯(lián)接入電路,

電源電壓為220V,根據(jù)電功率推導(dǎo)式4號得:

K

U2,u2_(220V)2

夕中==440W

R2+R3Rz+44Q

解得上=66Q,即兄的阻值是66Qo

(2)低溫擋時，凡尼串聯(lián)，由(1)得尼=44Q,電火鍋在低溫擋工作時的功率為

P1=E=(22。^N20W

TOR低R1+R3176Q+44Q

⑶水吸收的內(nèi)能為：0水吸=c水加水(廣3=4.2X103J/(kg?℃)XIkgX

(100℃-20℃)=3.36X105J

5

不計熱損失，中溫擋時,消耗的電能為胎0水吸=3.36X10Jo

該電火鍋中溫擋的實際功率為：尸中實當(dāng)=譽普=400Wo

t14x60s

考點2電學(xué)中的比值問題(難點)

例題2如圖所示，將兩個定值電阻用、上按甲、乙兩種方式接在電源電壓均為〃的兩個電路中。

開關(guān)閉合時，甲、乙兩個電路中流經(jīng)用的電流分別為0.2A和0.3A。則

(1)用、石的電阻之比為2：1。

⑵花在甲、乙兩電路中的電壓之比為1：3。

(3)甲、乙兩電路中發(fā)的電功率之比為4：9。

⑷相同時間內(nèi)，甲、乙兩電路消耗的總電能之比為2：9

【技法點撥】不同電路中電學(xué)量的比例關(guān)系和求法

(1)串聯(lián)電路|目電流相等今

比例關(guān)系.@=%=邑=5=與

比例天系.Q?w?p2u2R2

(2)并聯(lián)電路=電壓相等

_W]_Pl

比例關(guān)系:等二_R2

，2及

p2

⑶對于不同電路中的同一電阻,如串聯(lián)電路、并聯(lián)電路中的扁抓住電阻不變，根據(jù)付?和

R

尸可得其電功率之比X:P「=U/：4'2=/J:7/2o

【訓(xùn)練2】（2023?深圳中考）已知用=2Q,兆=3Q,某同學(xué)分別按照圖甲和圖乙兩種方式將電

阻連接在一起,則（C）

A.圖甲中用與兆的電流比乙：乙=2：3

B.圖乙中用與后的電壓比〃：〃=3：2

C.圖甲與圖乙的總功率比X:P2=Q:25

D.圖甲與圖乙的總功率比幺：R=25：6

【訓(xùn)練3】（2024?齊齊哈爾中考）如圖甲所示的電路，電源電壓為12V且保持不變,分為阻值

未知的定值電阻，圖乙是小燈泡L和定值電阻相的電流隨它們兩端電壓變化的圖象。當(dāng)同時閉

合開關(guān)Si、S2和S3時,小燈泡L的實際功率為P,定值電阻而的功率為R,則P：P尸4：3;

當(dāng)閉合開關(guān)Si、斷開開關(guān)S2和S3時,小燈泡的實際功率為0.6W,此時燈絲電阻為R,則R：%=

1：5o

實驗探究?突破循道而行鑒往知來〃

實驗探究電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量的多少跟哪些因素有關(guān)

【圖?過實驗】

圖示過程

⑴選擇密閉容器內(nèi)空氣為加熱物質(zhì)的原因：空氣的比熱容小，加熱升溫快，且

加熱物質(zhì)空氣受熱容易膨脹,U形管中兩側(cè)液面高度差變化快,實驗現(xiàn)象明顯。

⑵對被加熱物質(zhì)的要求:物質(zhì)種類、質(zhì)量、初溫都相同

通過U形管兩側(cè)液面的高度差來反映電阻產(chǎn)生熱量的多少,高度差越大，電阻

轉(zhuǎn)換法

產(chǎn)生的熱量就越多

如圖甲，控制電流、通電時間不變，結(jié)論1:在電流、通電時間相同時，電阻

改變電阻，探究電熱與電阻的關(guān)系越冬,電阻產(chǎn)生的熱量越多

實驗

如圖乙，控制電阻、通電時間不變,結(jié)論2:在電阻、通電時間相同時，電源

方法控制

改變電源，探究電熱與電流的關(guān)系越大,電阻產(chǎn)生的熱量越多

變量法

任選一容器，控制電流、電阻不變,

結(jié)論3:在電流、電阻相同時，遇電町回

改變通電時間,探究電熱與通電時間

越垮,電阻產(chǎn)生的熱量越多

的關(guān)系

⑴多次測量的目的:使實驗結(jié)論具有普遍性,更具有說服力。

評估(2)通電后U形管兩側(cè)液面的高度差為零的原因：電阻絲斷路。

(3)通電一段時間后,U形管中液面高度差幾乎不變的原因：容器的氣密性差

【全?通考點】

典題在“探究電流通過導(dǎo)體時產(chǎn)生熱量的多少跟什么因素有關(guān)”的實驗中，實驗器材如圖所

示,兩個透明容器中密封著等量空氣,U形管中液面最初相平,兩個密閉容器中都有一段電阻絲。

基礎(chǔ)點

(1)請你用筆畫線代替導(dǎo)線，把圖甲兩個容器的電阻絲接到電路中。

⑵實驗中通過觀察U形管中液面的高度差的變化來比較電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生熱量的多少,

這種方法叫轉(zhuǎn)換法。

⑶圖甲中，接好電路，閉合開關(guān)，通電一段時間后，右（選填“左”或“右”MUu形管中液

面高度變化大,此實驗現(xiàn)象表明，在電流和通電時間均相同的情況下,電阻越大,所產(chǎn)生的

熱量越多。

⑷讓兩個密閉容器中的電阻一樣大，在其中一個容器的外部將一個相同阻值的電阻和這個容

器內(nèi)的電阻并聯(lián)（如圖乙所示）。移走圖甲中的容器,換接圖乙中的容器到電路中，重新做這個

實驗。此時通過兩容器中電阻的電流不同，在通電時間相同的情況下，觀察U形管中液面高度

變化，由此得到的結(jié)論是在電阻和通電時間相同的情況下，電流越大，導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量越

多。

⑸加熱過程中，只以圖甲中左側(cè)容器內(nèi)的電阻絲為研究對象，觀察到與該容器相連的U形管

兩側(cè)液面高度差越來越大,說明在電流、電阻一定時,電流產(chǎn)生的熱量跟通電時間

有關(guān)。

（6）某實驗小組發(fā)現(xiàn)通電一段時間后，其中一支U形管中的液面高度幾乎不變，發(fā)生此現(xiàn)象的

原因可能是透明容器密閉性不好（或透明容器漏氣、對應(yīng)電阻絲短路）。

（7）如果熱量用0表示，電流用/表示，電阻用彳表示，時間用t表示,則Q=fRto

能力點

（8）某小組在利用圖乙裝置實驗時,發(fā)現(xiàn)左右兩側(cè)U形管液面上升高度相同，與其他小組的實

驗現(xiàn)象都不同,經(jīng)檢查氣密性良好。請你分析實驗現(xiàn)象不同的原因:右側(cè)容器外5Q的電阻

絲斷路。

⑼請分析“電爐工作時，電爐絲發(fā)熱明顯，而與電爐絲相連的導(dǎo)線發(fā)熱不明顯”：電爐絲的電

流等于導(dǎo)線的電流,電爐絲的電阻大于導(dǎo)線的電阻。（均選填“大于”“等于”或“小

于“）

（10）電烘箱高溫和低溫兩擋的調(diào)節(jié)是通過改變接入電路的電阻絲的長度來實現(xiàn)的。由上述實

驗結(jié)論可知:低溫擋接入電路的電阻絲比高溫擋要長（選填“長”或“短”）一些。

中考真題?體驗采花成蜜滋養(yǎng)前行//

題組一:焦耳定律

1.（2023?福建中考）下列利用電流熱效應(yīng)工作的用電器是（D）

A.電視機B.電風(fēng)扇

C.電腦D.電爐

2.（2023?無錫中考）如圖所示是超市常用的塑料袋封口夾電路原理圖，電源電壓為5V,電熱

絲7?阻值為1Q。閉合開關(guān)S,電熱絲溫度升高，利用電流的效應(yīng)實現(xiàn)高溫封口，3s內(nèi)

產(chǎn)生的熱量為75J,若使用時總把塑料袋燙壞，可以增大（選填“增大”或“減小”）

電熱絲的阻值。

3.（2024?吉林中考）電爐絲通過導(dǎo)線接到電路里，電爐絲熱得發(fā)紅,而導(dǎo)線卻幾乎不發(fā)熱,請你

用學(xué)過的電學(xué)知識解釋這種現(xiàn)象。

答：電爐絲通過導(dǎo)線接到電路里，電爐絲和導(dǎo)線通電的時間相同。而導(dǎo)線的電阻很小，電爐絲

的電阻很大，由公式知，相同時間內(nèi)電爐絲產(chǎn)生的熱量遠大于導(dǎo)線產(chǎn)生的熱量，所以電

爐絲熱得發(fā)紅,而導(dǎo)線卻幾乎不發(fā)熱。

題組二：電學(xué)比值、極值、范圍問題

4.（多選）（2024?龍東地區(qū)中考）如圖，甲電路中電源電壓保持不變，閉合開關(guān)后，將滑動變阻器

的滑片由a端向右端移動的過程中，兩電壓表的示數(shù)與電流表的示數(shù)變化關(guān)系如圖乙I、II所

示,則（C、D）

A.n是燈泡的尸〃關(guān)系圖象

B.燈泡最小功率為1W

C.4的最大阻值為25Q

D.電路的最大功率為3.6W

5.（多選）（2023?齊齊哈爾中考）如圖所示電路，電源電壓為4.5V且恒定。電流表的量程為

0~0.6A,電壓表的量程為0~3V,小燈泡規(guī)格為“2.5V,1.25W”（燈絲阻值不變），滑動變阻

器規(guī)格為“20Q,1A"。保證電路中各元件都不損壞，下列說法正確的是（A、B、D）

A.電流表示數(shù)變化范圍為0.3~0.5A

B.電壓表示數(shù)變化范圍為2~3V

C.滑動變阻器阻值變化范圍為4~20Q

D.小燈泡實際功率變化范圍為0.45~1.25W

6.（2024?貴州中考）如圖所示電路，電源電壓恒定，定值電阻,阻值為20Q,燈泡L標有“6V

3W”字樣。當(dāng)閉合開關(guān)S、Si,L正常發(fā)光，滑片P在a端時，干路電流為/;當(dāng)閉合開關(guān)S、斷

開Si,滑動變阻器接入的阻值為10Q時，電路中電流為廠。則/：/=4：1o

題組三:探究電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量跟哪些因素有關(guān)

7.（2024?無錫中考）用如圖所示的裝置探究影響電流熱效應(yīng)的因素。甲、乙、丙三個相同的

容器內(nèi)均裝有質(zhì)量相等的煤油，電阻絲用、花、發(fā)浸沒在煤油中，其中用=%=5Q、%=10Q。

閉合開關(guān)前,記錄下煤油的初溫度話開關(guān)S接a、調(diào)節(jié)滑動變阻器滑片己使電流表的示數(shù)為

1A,記錄下第100s和第200s時甲容器中煤油的末溫度大;開關(guān)S接b,調(diào)節(jié)滑片匕使電流

表的示數(shù)為0.5A,記錄下第200s時乙、丙容器中煤油的末溫度t,斷開開關(guān),結(jié)果如表所示，

比較序號①②可得：當(dāng)通過導(dǎo)體的電流和導(dǎo)體的相等時，導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與通電_!±

間