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焦耳定律专项总结
一、实验解读
（1）甲图中，电流接通后，液柱高度不发生变化，接下来的操作： 断开电路，拆下装置，重新连
接，再进行实验 。
（2）甲装置中液面上升的原因是 电流对导体做功，导致导体温度升高，将热量传给空气，空气内
能增大，温度升高膨胀，体积变大，液柱升高 。
（3）甲图通过 比较液柱升高的高低 来比较产生热量的多少。
（4）甲装置接通电流后，是通过 比较液柱升高的高低 反应电流做功多少。
（5）甲图可以用来探究： 电流通过导体产生热量的多少与导体电阻的关系 。
（6）乙图可以用来探究： 电流通过导体产生热量的多少与通过导体电流的关系 。
（7）乙图 能 （“能”或“不能”）探究导体产生的热量与时间的关系。原因是： 可以通过观察
不同时间内，单独左侧或右侧液柱升高的多少进行比较 。
（8）通过乙图可以得出结论：在通电时间和导体电阻相同时， 通过导体的电流越大 ，电阻产生的
热量越多。
（9）甲图总电阻为 1 5 Ω，乙图总电阻为 7. 5 Ω。丙图中，右侧部分的总电阻为 3. 3 Ω。
5Ω+10Ω=15Ω；5Ω+2.5Ω=7.5Ω；
（10）①甲图中左右两侧容器内产生的热量之比Q ∶Q = 1 ∶ 2 ；
左 右
②乙图中左右两侧容器内产生的热量之比Q ∶Q = 4 ∶ 1 ；
左 右
③丙图中左右两侧容器内产生的热量之比Q ∶Q = 9 ∶ 4 。
左 右
（11）①将乙图右侧上方电阻放入容器内，可以用来探究 电流通过导体产生的热量与导体电阻 的
关系。此时左右两侧容器内产生的热量之比Q ∶Q = 2 ∶ 1 。
左 右
R =5Ω，R =2.5Ω，Q ∶Q =I2R t∶I2R t=2∶1
左 右 左 右 左 右
②将丙图右侧上方电阻放入容器内，可以用来探究 电流通过导体产生的热量与电阻 的关系。
此时左右两侧容器内产生的热量之比Q ∶Q = 3 ∶ 2 。
左 右
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R =5Ω， ，Q ∶Q =I2R t∶I2R t= R ∶R =3∶2
左 左 右 左 右 左 右
（12）甲、乙两图都可以探究电阻产生的热量与 通电时间 的关系。
（13）甲装置中，若给该装置提供 30V的电源电压，则通电 5min右侧盒内电阻产生的热量为
1.2×10 4 J。
（易错： ）
Q=I2Rt=（2A）2×10Ω×5×60s=1.2×104J
（14）小胜认为丙装置不能进行实验探究，因为R≠R ，没有遵循控制变量法。小胜的说法是 错误
3 2
的（选填“正确”或“错误”）。不修改电路连接，小胜把R 与R 一起封入容器中，通过一段时间后，
3 2
左 （选填“左”或“右”）侧容器中U型管中液面的高度差较大。
二、典例引领
例1.在“探究电流通过导体产生的热量与哪些因素有关”的实验中，某同学采用了如图甲、乙所示
的实验装置（两个透明容器中封闭着等量的空气）。下列说法正确的是 ②④⑤⑦ 。
①U形管中液面高度变化主要是由液体热胀冷缩引起的
②图甲装置能探究电流通过导体产生的热量与电阻的关系
③图乙实验过程中右边透明容器中电阻丝阻值应该等于10Ω
④用图甲中的实验结论能解释“电炉丝热得发红而与电炉丝相连的导线几乎不发热”的现象
⑤图乙中，右边透明容器中电阻丝阻值5Ω，则通电相同时间后，Q ∶Q =9∶4
左 右
⑥连接好装置，开始试验之前，左右液面高度不一致，说明装置气密性不好
⑦连接好装置，通电后，液面高度不变化，可能是因为装置漏气
解析：①不是液体热胀冷缩，而是气体热胀冷缩；
②正确；
③错误，因为Q=I2Rt，I不同，⇒R相同，⇒R=5Ω；
④正确，I相同，R不同；
⑤I ∶I =3∶2 ⇒Q ∶Q =9∶4
左 右 左 右
⑥接好装置，开始试验之前，左右液面高度不一致，说明装置气密性不好，错误；
⑦正确。
例2.如图一种即开即可以用热水的电热水龙头，乙图是它的电路原理图。旋转电热水龙头的手柄可
带动切换开关在1、2、3之间接通对应的电路，从而实现热水、温水、冷水之间的切换。电热水龙头的
部分参数如丙图所示。
（1）开关处于位置1时，放出的水温最高，试求电热丝R 的阻值。
1
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（2）当开关处于位置1，进水口的水温接近25℃；当温度达到55℃时，超温保护器就切断了电路。
试估算水龙头每分钟可以放出多少千克的热水?
解析：如图所示，开关处于位置1时，放出的水温度最高，说明R 对应的是“热水”档的电阻；
2
当开关处于位置 2时，电路为R 的简单电路，电热水龙头处于“温水”档，此时的额定功率为
1
1000W；当开关处于位置3时，电路为断路。
（1）R 接入时，对应是温水，P=1000W
1 1
由 得：
（2）超温保护器切断电路，说明热水温度接近55℃，此时开关处于位置1，R 接入，出热水，电热
2
水龙头的功率为2520W，
1min消耗电能：W=Pt=2520W×60s=1.512×105J
2
由 得，水吸收的热量：Q =ηW=90%×1.512×105J=1.3608×105J
吸
由Q=cmΔt得，每分钟放出热水的质量：
答：（1）电热丝R 的阻值为48.4Ω；（2）水龙头每分钟可以放出1.08千克的热水。
1
三、针对演练
小靖和小晖分别用甲、乙两图所示的装置进行实验探究。
（1）实验前必须捡查装置的___________，他们都是用_____________________来反映电流产生热量
多少的，这里用到的物理方法是___________，本实验还用到的实验方法是_____________。
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（2）通电后甲图透明容器中电阻丝内能增大的方式是_________，空气内能增大方式是__________。
（3）小靖通过甲图实验是为了研究电流产生热量多少与___________的关系。实验过程中控制
________相同。左右两电阻发热功率之比为________。
（4）甲图实验得出的结论是：__________________________________。
（5）小晖通过乙图实验，是为了研究电流产生热量多少与___________的关系。实验过程中控制
________相同。他将一个电阻外接是为了__________________________________。
（6）乙图实验得出的结论是：___________________________________________________。
（7）让实验装置冷却到初始状态，把右侧容器中并联的两根电阻丝都放入容器内，接通电源比较两
容器内电阻丝发热多少。此时该装置是探究电流产生的热量跟___________的关系，一段时间后_______
侧容器中电阻丝产生的热量多。
（8）若他们只有两个5Ω电阻和一个10Ω的电阻，_______（选填“能”或“不能”）完成乙实验。
（9）采用图乙中的实验装置__________（选填“可以”或“不可以”）探究“电热跟通电时间是否
有关”。
（10）实验中A同学在做乙实验时发现两个U型管两边液面没有高度差，可能的原因是__________
（选填R 断路、R 断路、R 断路）。实验中B同学在做乙实验时发现两个U型管两边液面有高度差且相
1 2 3
同，可能的原因是_________（选填R 断路、R 断路、R 断路）。
1 2 3
（11）能用甲实验的结论解释的现象是________，能用乙实验的结论解释的现象是_____________。
①电炉丝通过导线连接到电路里，电炉丝热得发红而导线几乎不发热
②电风扇通过导线连接到电路里，导线几乎不发热。电热水壶和导线连接到电路里，导线明显发热
③冬天在房间里使用电取暖器时，通电越久，房间里温度会越高
④连接在同一移动插座上的用电器总功率过大，容易发生火灾
⑤导线长度不够时，需要把两根连接起来，而连接处比别处更容易发热
⑥电热毯里有两根阻值不同的电热丝，分别接入电路中使用时，可以实现高低两档发热
解析：（1）本实验是通过观察U型管中液面的高度差来判断电流产生的热量的多少，液面高度差越
大，电流产生的热量越多。
转换法：一些看不见摸不着的现象，通过用一些非常直观的现象来认识。
控制变量法：自变量是实验者掌握的变量，因变量是因为自变量的变化而产生的现象变化。
（2）透明容器中电阻丝的内能增大是通过做功的方式，空气中内能增大是通过热传递的方式。
（3）甲中，电阻丝串联，探究热量与电阻的关系；由P=I2R⇒P∶P =R ∶R =1∶2。
A B A B
（4）在通电时间相同时，电流通过导体产生的热量多少与电阻有关。
（5）乙中，将B中两个电阻并联再与A串联，为了探究热量与电流的关系，外接一个电阻是为了控
制流入电流的大小（控制电阻大小）。
（6）在通电时间、电阻一定时，通过导体的电流越大，产生的热量越多。
（7）用图中的电阻不同，通电时间、电流相同，看出是探究热量跟电阻有关，由Q=I2Rt得，左侧热
量多。
（8）能。
（9）不可以。
（10）R 断路。
2
（11）②⑥、①③④⑤。
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