焦耳定律知识点

1.内容
电流通过导体产生的热量跟电流的平方成正比，跟导体的电阻成正比，跟通电时间成正比。
2.公式
（1）Q=I²Rt(适用于所有电路）
（2） W=Q=UIt或

\frac{U^{2} t}{R}

=pt(适用于纯电阻电路）如：白炽灯、电炉
（3）W=Q+W_{其他

如：电动机、电解槽}
3.注意
电热器的原理是电流的热效应。它表现的是电流通过导体发热的现象，在这一现象中通过导体产生热的多少可以用焦耳定律进行计算。发热器是电热器的主要组成部分，它的主要作用是将电能转化为内能供人类利用。

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在探究“影响电流热效应的因素”实验中：
（1）为了探究电热器产生的热量与电流的关系，小明设计了甲图装置，在烧瓶内安装一根电阻丝，并插入一支温度计，通过比较烧瓶内液体的温度变化，来判断相同时间内不同电流产生的热量多少，这种研究方法叫．若他想让烧瓶内液体在短时间内温度变化更明显，应选用（选填“煤油”或“水”）．

（2）小明先测量烧瓶内液体的温度后，闭合开关，通电30s再测量烧瓶内液体的温度，得到温度的升高量填入表中；然后移动滑动变阻器滑片改变电流大小，重复上述操作，获得第二组数据（见表）．

实验次数	电流/A	通电时间/s	电阻/Ω	温度升高量/℃
1	0.3	30	10	1.5
2	0.6	30	10	6.0

由此得出：同一导体，在通电时间相等时，电流越大，其产生的热量．
（3）若要探究电热器产生热量与电阻的关系，应保持电流和通电时间相等，同时选择乙图中（选填“A”或“B”）烧瓶与甲图中的烧瓶（选填“串联”或“并联”）．

如图所示的是“探究电流通过导体产生的热量与什么因素有关”的实验装置，将两根阻值不等的电阻丝R₁、R₂串联后分别放入两个透明容器中，并封闭等量的空气．通电前，A、B两U形管内的液面相平，接通电源1min后，A管中的液面高度较，其中通过R₁、R₂的电流大小分别为I₁、I₂ ，则I₁ （填“＞”“＜”或“=”）I₂ ．

将光敏电阻R和定值电阻R₀、电流表、电压表连成如图所示电路，接在9V的电源上，光敏电阻阻值随光强变化关系如表：（“光强”表示光强弱程度的物理量，符号为E，单位坎德拉（cd）），分析表中数据可知光强E=1.5cd时，光敏电阻的阻值R=12Ω，此时电流表的示数为O.5A，则通电1分钟R₀上产生的热量为　　J．

强E/cd	1	2	3	4	5	6
光敏电阻R/Ω	18	9	6	4.5	3.6	3

小靖和小晖用如图所示的装置探究“电流产生的热量与电阻的关系”．装置中除了R_甲＞R_乙外，其余条件均相同．

（1）将两电阻丝串联接入电路是为了控制通过电阻丝的及通电时间相等．实验发现，甲瓶温度计示数升高快，表明该实验条件下，导体的电阻越大，电流产生的热量越．
（2）小靖提议利用该装置改装成“比较食用油和煤油的吸热能力”的实验．若保持甲的器材不变时，他们除了把乙的煤油换成食用油外，还需更换乙的．此外，为了能在通电一段时间后，通过比较两温度计示数的大小来比较食用油和煤油的吸热能力，他们设计的实验必须满足的条件还有．

根据所学知识完成下面的实验：

（1）
在探究“影响液体内部压强大小的因素”实验中：
①如图甲，用手按压强计的橡皮膜，L型管内水而出现高度差；将橡皮膜放人酒精中，u型管内水面也出现高度差，这说明.
②比较乙、丙实验可知，液体内部压强与液体的有关。
（2）
小明用托盘天平、量筒、细线、铁块测量一块实一块，复合材料的密度。他在调节天平时，发现指针偏向分度盘中央刻度线的左侧，如图甲所示。为使天平横梁水平平衡，他应将平衡螺母向端调，然后用调节好的天平测量该复合材料块的质量，天平平衡时右盘中的砝码质量、游码在标尺上的位置如图乙所示，则该物块的质量为g。因复合材料的密度小于水，小明在该物块的下方悬挂了一个铁块，按照如图丙所示的顺序，测出了该物块的体积是cm³ ，则这种复合材料的密度是kg／m³。
（3）
圆圆同学在研究“电流通过导体产生热量的多少与电流、电阻是否有关”时，采用了如图所示的实验装置，将1、2和3、4导线分别接到电源两端。
①甲图所示的装置是用来研究电流通过电阻丝产生的热量与的关系，通过一段时间， (选填“a”或“b”)容器中电流产生的热量较多。
②乙图所示的实验装置通过一段时间，(选填“c”或“d”)容器中电流产生的热量多。
（4）
某班同学到实验室做“测定小灯泡额定功率”的实验。已连接的部分电路如图所示，被测小灯泡的额定电压为3.8V，电阻约为10Ω。实验室有如下器材：电源(电压为6V)、电流表(0～0.6A 0-3A)、电压表(0～3V 0～15V)、开关各一只，导线若干，滑动变阻器三只：R₁₍5Ω 0.5A)、R₂ (10Ω 0.5A)、R₃(500Ω 1A)。
①请你用笔画线代替导线，将图中的实物电路连接完整.
②滑动变阻器应选用(选填“R₁”“R₂”“R₃”)
③连接实验电路后，合上开关时，同学发现灯泡较暗、两表的示数均较小．移动滑动变阻器滑片，现象不变，其电路故障原因可能是。
④故障排除后开始实验，当变阻器滑片滑到实物图示位置时，电压表示数为3.0V．接着应将滑片向(填“左”或“右”)滑动.
⑤下表为某小组的实验记录分析表：老师认为该小组数据处理过程有误，你认为正确测量结果P_额=W，
实验序号
电压表示数/V
电流表示数／A
功率／W
额定功率/W
1
3.0
0.36
1.08
P_额= $\text{[math]}$ =1.50
2
3.8
0.4
1.52
3
4.5
0.42
1.89

为探究“通电导体产生热量的多少与电阻的关系”，小明设计了如图所示的实验电路．

（1）其中甲、乙两个相同的瓶内分别装有和初温都相同的煤油，将选择好的镍铬合金丝和锰铜丝浸没在煤油中，通过比较来确定产生热量的多少．
（2）小华问小明“水比较容易获得，干嘛不用水代替煤油？”．对于这个问题，小明给出了下列四种答案，你认为合理的是 __________ ．

A . 因为煤油有颜色便于观察 B . 因为煤油有比较大的热值 C . 因为煤油有比较小的密度 D . 因为煤油有比较小的比热容
（3）实验时，将铜丝和镍铬合金丝串联接入电路中，这是为了控制和相同；
（4）实验中，小明发现甲烧瓶中温度计的示数升高得较快．这表明的电阻较大（选填“镍铬合金丝”或“锰铜丝”）．

如图所示是两定值电阻R_A和R_B中的电流与其两端电压的关系，若将两电阻并联在电压为3V的电路且通电时间相同，下列说法正确的是( )

A . R_A、R_B产生的热量之比Q_A：Q_B=1：2 B . R_A、R_B产生的热量之比Q_A：Q_B=2：1 C . R_A、R_B产生的热量之比Q_A：Q_B=1：4 D . R_A、R_B产生的热量之比Q_A：Q_B=4：1

如图所示，在四个相同的水槽中盛有质量和温度都相同的水，现将电阻丝R₁、R₂（R₁<R₂），分别按下图所示的四种方法连接放入水槽，并接入相同的电路。通电相同时间后，水槽中水温最高的是（）

A .

B .

C .

D .

关于电阻下列说法错误的是（）

A . 导体的电阻越大，导体对电流的阻碍作用就越大 B . 导体的电阻越大，接入电路中产生的热量就一定越多 C . 导体的电阻与导体两端的电压和通过导体的电流的多少无关 D . 家庭电路中使用的电热锅的额定功率越大，发热板的电阻就越小

一个标有“6V 3W”的小灯泡，接在电源电压为9V的电路中，为使其正常发光，应串联一个Ω的电阻，该电阻在10秒内产生的热量是J。

同学们准备了学生电源、滑动变阻器、电流表、开关、导线。还有完全相同的甲、乙两烧瓶，其中分别装有电阻 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 和相同的温度计，连接了如图所示的电路，进行实验探究：

（1）小明利用这套装置比较甲、乙两瓶中液体的比热容，为了使两种液体在一定时间内吸收的热量相等，他设计电路时必须满足的条件是 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 的阻值（选填“相同”或“不同”）。实验中保持液体质量相同。闭合开关，通电一段时间后，小明发现甲瓶中温度计示数升高 $\text{[math]}$ ，乙瓶中温度计示数升高 $\text{[math]}$ ，则（选填“甲”或“乙”）瓶中液体的比热容较小；
（2）小丽利用这套装置探究电流产生的热量跟电阻的大小是否有关，她设计电路时应使 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 阻值（选填“相同”或“不同”）；除控制电流大小和通电时间相同外，还应控制液体的种类和相同。

小军利用如图所示装置探究电阻产生的热量与电流大小的关系，当电路正常工作且通电时间一定时，电阻产生的热量多；若通过R₁的电流为1A，通电时间为10s时，阻值为10Ω的电阻R₂产生的热量为J。

图片_x0020_100020 图片_x0020_100021

（1）小珠家的电能表如1图所示，它的读数为kW•h，此电能表允许连接用电器的最大总功率为W。为测量某电暖器的实际功率，小珠将电暖器单独接入自家电路中，观察电能表，表盘在1min内转动了60r，则该电暖器的实际功率是W。
（2）小海同学在探究“电流通过导体产生热的多少与什么因素有关”时，采用如2图所示的实验装置，请观察甲、乙两图并回答下列问题：
①实验中，通过观察U形管中液面的变化，来比较电流通过电阻丝产生热量的多少。

②甲装置是用来研究通电时间相同时，电阻丝产生的热量与的关系。

③用乙装置进行实验时，电阻R₃的作用是使通过R₁、R₂的电流（选填“相同”或“不相同”）。

④当家庭电路中的导线连接处接触不良时，该处电阻会增大，容易引发火灾。则图（选填“甲”或“乙”）的实验结论可以用来解释这种现象。

某导体的电阻是5Ω，通过它的电流为0.2A，10s内通过该导体产生的热量是J，电热器中的电饭锅是利用电流的效应制成的加热设备。

如图所示是“探究电流通过导体时产生热量的多少与哪些因素有关”的实验装置。两个透明容器中密封着等量的空气，下列说法不正确的是( )

A . U形管液面高度变化是因为容器中气体热胀冷缩的缘故 B . 通电后透明容器中气体的内能增大是通过做功的方式改变的 C . 图乙所示的装置是直接用来探究电流通过导体产生的热量多少跟电阻大小的关系 D . 图甲中，通电一段时间后左右两边容器内电阻产生的热量之比是1：2

为探究电流产生的热量与什么因素有关，小明将阻值不同的电阻丝R₁和R₂（R₁<R₂）分别密封在完全相同的烧瓶中，并通过短玻璃管与相同的气球相连，实验电路如甲和乙所示，电源电压相同且不变。

（1）实验中，电流产生的热量多少是通过体现出来的，该研究方法是。
（2）利用图甲电路可探究相同时间内电流产生的热量与的关系。
（3）甲、乙两电路同时闭合开关，相同时间内气球（选填“A”、“B”、“C”或“D”）所在烧瓶内的电阻丝产生热量最多。
（4）用图丙装置替换甲、乙两电路图中的装置，这样设计的优点是（写出一点），图丙烧瓶中的液体应选择（选填“水”或“煤油”）更好些。

电水壶是利用电流的来工作的。如图所示，是某品牌电水壶的参数，它正常工作5min可以将1.5kg初温是20℃的水加热至100℃，此电水壶的热效率是。

在做“电流通过导体时产生的热量与什么因素有关”的实验时，小明采用了如图甲所示的实验装置。两个透明的容器中密闭了等量的空气，U形管中液面变化反映了密闭空气温度的变化。

（1）在相同的时间内，可通过观察来比较电流通过电热丝产生的热量多少；
（2）若甲图通电时间相同，发现B玻璃管内液面上升较高，这表明：在电流和通电时间相同的情况下，导体的越大，产生的热量越多；
（3）小明采用了图乙的实验装置，在容器外接一个5Ω的电阻，是为了使通过容器中两个电阻的不同。

两定值电阻R_A和R_B中的电流与其两端电压的关系如图所示，电阻R_B的阻值是Ω；若将两电阻并联在电压为3V的电源两端，通电一段时间后，导体A、B产生的热量之比是。

如图甲所示为“探究电流通过导体时产生的热量与哪些因素有关”实验的部分装置，两个相同的透明容器中封闭着等量的空气。

（1）该装置可探究电热与的关系；通电10s，可观察到甲图中（选填“左侧”或“右侧”）U形管中液面的高度变化较大。
（2）若电阻丝R₂和R₃的材料相同，长度也相同，则R₂的横截面积较。
（3）如图乙、丙所示的电路中，电阻R₁′、R₂′、R₃′、R₄′均为发热电阻。这两个电路的最大功率和最小功率均相同，则电阻R₁′R₃′（选填“＞”、“＜”或“＝”）。

实验序号	电压表示数/V	电流表示数／A	功率／W	额定功率/W
1	3.0	0.36	1.08	P_额= $\text{[math]}$ =1.50
2	3.8	0.4	1.52
3	4.5	0.42	1.89

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