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18.4 焦耳定律
一、电流的热效应
1．如图所示是一款暖宝宝，通电后其内部加热棒可以对液体进行加热，这是利用了电流具有
______效应。在加热过程中，加热棒将电能转化为_____能，为了能使暖宝放出更多的热量，暖宝内应
充入比热容_____（填“大”或“小”）的液体。
【答案】热，内，大。
【详解】加热棒可以对液体进行加热是因为由于电流的热效应，电流流过导体时产生热量。
加热过程中，电能转化为暖宝内液体的内能，使其内部液体温度升高。
由吸热公式可得，在相同的条件下，比热容大的液体放出的热量更多，所以想要使暖宝放出更多
的热量，应该选用比热容大的液体。
2．下列利用电流热效应工作的用电器是（ ）
A．电视机 B．电风扇 C．电脑 D．电炉
【答案】D
【详解】A．电视机工作时电能不是主要转化为内能，不是利用电流热效应工作的，故A不符合
题意；
B．电风扇工作时电能主要转化为机械能，不是利用电流热效应工作的，故B不符合题意；
C．电脑工作时电能不是主要转化为内能，不是利用电流热效应工作的，故C不符合题意；
D．电炉工作时电能主要转化为内能，是利用电流热效应工作的，故D符合题意。
故选D。
3．如图是探究电流通过导体时产生热量的多少跟什么因素有关的实验装置，两个透明容器中密封
着等量的空气，U形管中液面的高度的变化反应密闭空气温度的变化，下列说法正确的是（ ）
A．该实验装置是为了探究导体产生的热量与电阻的关系
B．将左边容器中的电阻丝换成10Ω的电阻丝后，就可以探究电流产生的热量与电阻的关系
C．通电一段时间后，左侧U形管中液面的高度差比右侧的大D．该实验装置是利用U形管中液体的热胀冷缩来反映电阻丝放出热量的多少的
【答案】C
【详解】A．图中容器中的电阻阻值相同，通过两个电阻的电流不同，所以该实验装置是为了探究
导体产生的热量与电流的关系，故A错误确；
B．将左边容器中的电阻丝换成10Ω的电阻丝后，则两个容器中的电阻阻值不同，通过两个电阻的
电流也不同，所以不能探究电流产生的热量与电阻的关系，故B错误；
C．图中容器中的电阻阻值相同，通过左边容器中电阻的电流大于通过右边容器中电阻的电流，由
Q=I2Rt可知，通电一段时间后，左边容器中电阻产生的热量大于右边容器中电阻产生的热量，所以左
侧U形管中液面的高度差比右侧的大，故C正确；
D．该实验装置中U形管中液体的的高度差反映电阻丝放出热量的多少的，故D错误。
故选C。
4．如图是探究“电流通过导体时产生热量与哪些因素有关”的实验装置，两个透明容器中密封着
等量的空气。
（1）实验中，通过观察___________，可比较电阻丝产生的热量的多少；
（2）甲装置可探究电流产生的热量与___________的关系；
（3）乙装置中的电阻R 的作用主要是___________。
3
【答案】（1）U型管中液柱的高度差；（2）电阻；（3）使通过R、R 的电流不同.
1 2
【详解】（1）利用转换法，通过观察U形管液面高度差，就可比较电阻丝产生的热量的多少。
（2）甲装置中两个电阻串联，当电流和通电时间相等时，探究电流产生的热量与电阻的关系。（3）乙装置要探究电流产生的热量与电流的关系，所以需要控制电阻和通电时间相同，电流不同，
将R 和R 并联，R 可以起分流的作用，使通过R 和R 的电流不相等。
3 2 3 1 2
二、焦耳定律
5．1841年英国物理学家______通过实验得出电流通过导体时将电能转化为内能的规律，即焦耳定
律。该规律的内容是：电流通过导体产生的热量跟__________成正比，跟导体的_____成正比，跟
________成正比；表达式为______。
【答案】焦耳；电流的二次方；电阻；通电时间；Q=I2Rt。
【详解】1841年英国物理学家焦耳通过实验得出电流通过导体时将电能转化为内能的规律——焦
耳定律。该规律的内容是：电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成正比，跟导体的电阻成正比，
跟通电时间成正比；表达式是Q=I2Rt。
6．小夏在户外拓展训练中，将一张口香糖的包装锡纸撕成中间窄两端宽的条形，两端分别接在一
节干电池的正负极上，锡纸就可以燃烧取火，如图，锡纸通电后会在_____（选填“两端”或“中
间”）位置先燃烧起来，这是因为电流的 _______效应。
【答案】中间，热。
【详解】锡纸撕成中间窄两端宽，则中间部分电阻大，当电流和通电时间相同时，电阻越大，产
生的热越多，故中间部分先燃烧起来，锡纸通电后燃烧是因为电流产生热，利用电流的热效应。
7．下列家用电器中，相同时间内产生的热量远小于其消耗电能的是（ ）
A．电熨斗 B．电水壶 C．电风扇 D．电饭锅
【答案】C
【详解】电熨斗、电水壶、电饭锅三个用电器都是纯电阻的，电流通过它们做功电能全部转化为
热能， 而电流通过电风扇做功是将电能大部分转化为机械能使风扇转动，只有一少部分转化为热能，
故ABD不符合题意，C符合题意。
故选C。
8．一只电烙铁的额定电压是220 V，在额定电压下工作时的电阻是1210 Ω。求：
（1）电烙铁的额定功率；
（2）电烙铁在额定电压下通电10分钟产生的热量；【答案】（1）40W；（2）2.4×104J。
【详解】（1）电烙铁的额定功率
P ＝==40W
额
（2）电烙铁在额定电压下通电10分钟产生的热量
W=Pt=40W×10×60s=2.4×104J
9．计算机的散热电风扇两端的电压为12V，通过它的电流为2A，电风扇线圈的电阻为0.6Ω，则
工作10s钟消耗的电能为________J，产生的热量是________J，效率为________。
【答案】240，24，90%。
【详解】工作10s钟消耗的电能为
W=UIt=12V×2A×10s=240J
产生的热量是Q=I2Rt=（2A）2×0.6Ω×10s=24J
三、电热的利用和防止
10．下列实例中，为了防止电热产生危害的是（ ）
A．用电熨斗熨衣服 B．高空飞行员所穿衣服里有电热保温装置
C．电视机的机壳上有许多小孔 D．孵化家禽的电热孵卵机
【答案】C
【详解】ABD．电熨斗、高空飞行员所穿衣服里的电热保温装置、孵化家禽的电热孵卵机都是利
用电热来为人类服务，故ABD不符合题意；
C．电视机的机壳上有许多小孔是为了把各电器元件工作时产生的热量及时散失掉，即是为了防止
电热危害，故C符合题意。
故选C。
11．将规格都是“220V、1000W”的一台空调、一台吹风机和电烤箱分别接入家庭电路中，通电
时间相同，下列说法正确的是（ ）
A．电烤箱产生的热量最多 B．空调产生的热量最多
C．吹风机产生的热量最多 D．三个用电器产生的热量一样多
【答案】A
【详解】家庭电路电压是220V，三个电器都在额定电压下工作，实际功率相同都是1000W，通电
相同时间，由W=Pt可知，三个用电器在相同时内消耗的电能相同。
A．电烤箱工作时，电能全部转化为内能，产生的热量最多，故A正确；B．空调工作时，大部分电能使压缩机和电风扇转动，转化成机械能；只有一小部分电能使压缩机
和电风扇的线圈发热，产生少量的热量，故B不正确；
C．吹风机工作时，一部分电能使风扇转动，转化成机械能；一部分电能使电热丝发热，产生热量，
故C不正确。
D．三个用电器消耗的电能相同，但产生的热量不同，故D不正确。
故选A。
12．利用如图装置可探究电流通过导体产生热量的多少与______的关系。请你用笔画线代替导线
完成电路连接______；闭合开关前，滑动变阻器滑片应该在______（选填“A”或“B”）端。
【答案】电流；见下图；B。
【详解】电流通过导体产生的热量与通过的电流、导体的电阻和通电时间有关，研究与其中一个
因素的关系时，要控制另外两个因素不变。上图装置中，右侧两个5Ω的电阻并联后再与左侧一个5Ω
的电阻串联，根据串联电路的电流特点可知，通过右侧两个电阻的总电流和通过左侧电阻的电流相等，
即I =I ，两个5Ω的电阻并联，根据并联电路的电流特点知
右 左
I =I +I 所以有I >I
右 内 外 左 内
容器内的电阻值都是5Ω，阻值相等，通电时间相等，电流不同，故探究电流产生热量跟电流的关
系。
滑动变阻器采用一上一下的接法连入电路中，实物图连接如下图所示。为了保护电路，闭合开关
前滑动变阻器阻值应调至最大，即滑片移至B端。13．电流通过导体，导体会发热的现象叫做电流的 ______效应。当电流一定时，相同时间里导体
的电阻越大，产生的热量就 ______。某电热器接在220V的电源上，其电阻是100Ω，则通电10min能
产生的热量是 ______J。
【答案】热，越大，2.904×105
【详解】电流通过导体，由于电能转化为内能，导体就会发热，这种现象叫做电流的热效应。
由公式Q=I2Rt可知，当电流一定时，相同时间里导体的电阻越大，产生的热量就越多。
电热器是纯电阻电路，电流做功全部用来产生热量，电热器产生的热量
Q=W＝=×10×60s=2.904×105J
14．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。若通过R 的电流为0.6A，通
1
电时间为60s，电阻R 产生的热量为______ J。
2
【答案】54
【详解】由图可知，电阻R 与R 并联后再与R 串联，根据串并联电路的特点可知，通过R 的电
2 3 1 1
流等于通过R、R 的电流之和，
2 3
而R、R 的阻值相等，根据欧姆定律可知，通过R、R 的电流相等，则通过R 的电流
2 3 2 3 2
I=0.5I=0.3A
2 1
通电时间为60s，电流通过R 产生的热量
2
Q=I2Rt=（0.3A）2×10Ω×60s=54J
2 2 2
15．某电饭锅内部电加热器原理电路如图所示，它有烧煮和保温两挡。开关S断开时，电饭锅处
于_____档，已知R=605Ω，电饭锅烧煮时的功率是保温时的11倍，则R=_____Ω；该电饭锅烧煮
1 2
20mim，保温10min总共产生的电热是_____J。（不计热量损失）【答案】保温；60.5；1.104×106
【详解】由电路图知，当开关S断开时，电路是R 工作的电路，此时较开关闭合时电阻大，据
1
P=U2/R得，电饭锅处于保温挡。
保温挡时，电功率 P ＝==80W
保温
则烧煮时的功率 P =11P =11×80W=880W
烧煮 保温
由题意知，开关闭合时，两电阻处于并联，此时是烧煮挡。那么电阻R 的电功率
2
P=P -P =880W-80W=800W
2 烧煮 保温
则 R＝==60.5Ω
2
该电饭锅烧煮20min、保温10min总共产生的电热
Q=P t+P t=880W×20×60s+80W×10×60s=1.104×106J
烧煮 1 保温 2
16．（2023·齐齐哈尔·统考中考真题）将电能输送到几百千米之外的用户，在输电线上会有能量的
损耗，这主要是由于电流的______效应引起的。某段输电线路的总电阻为0.5Ω，输送电流为100A，每
输电1min，这段线路便会损耗______J的电能。
【答案】热，3×105
【详解】由于输电线有电阻，电流通过导体一部分电能转化为内能，造成电能的损耗，这种现象
叫电流的热效应。
根据焦耳定律可得，这段电路损耗的电能为
Q=I2Rt=（100A）2×0.5Ω×60s=3×105J
17．（2023·福建·统考中考真题）下列利用电流热效应工作的用电器是（ ）
A．电视机 B．电风扇 C．电脑 D．电炉
【答案】D
【详解】A．电视机工作时电能不是主要转化为内能，不是利用电流热效应工作的，故A不符合
题意；
B．电风扇工作时电能主要转化为机械能，不是利用电流热效应工作的，故B不符合题意；C．电脑工作时电能不是主要转化为内能，不是利用电流热效应工作的，故C不符合题意；
D．电炉工作时电能主要转化为内能，是利用电流热效应工作的，故D符合题意。
故选D。
18．（2022·湖南株洲·统考中考真题）如图是探究“电流通过导体时产生热量的多少跟什么因素有
关”的实验装置，通电前，A、B两个U形管的液面相平，通电一段时间后，通过R、R 的电流分别为
1 2
I、I，则（ ）
1 2
A． I=I，A管中的液面较低 B． I>I，A管中的液面较高
1 2 1 2
C． I=I，A管中的液面较高 D． II；由Q=I²Rt可知，通电时间相同时，I>I，R=R，所以左侧电阻产生的热量
1 2 1 2 1 2
较多，密闭空气吸收热量后，体积不变，压强变大，左侧容器内气体的压强与大气压的差值较大，A
测玻璃管液面较高。故B符合题意，ACD不符合题意。故选B。
19．（2022·成都·统考中考真题）小玥在妈妈指导下用电熨斗熨烫衣服，她首先阅读说明书，知道
电熨斗有“低温”、“高温”两个挡位，其简化电路如图所示，R、R 是电热丝，R=48.4Ω，
1 2 1
R=96.8Ω，S为旋转式开关。当她旋转触片接触触点1和2时，电熨斗为_______挡位，该挡位通电
2
1min，电流产生的热量为________J。
【答案】低温；6×104
【详解】根据P=U2/R可知，当电压一定时，电阻越大，功率越小，挡位越低。当旋转触片接触触
点1和2时，只有R 接入电路，电阻较大，功率较小，为低温挡；当旋转触片接触触点2和3时，电阻
1
R、R 并联，电阻较小，功率较大，为高温挡。
1 2当旋转触片接触触点1和2时，只有R 接入电路，为低温挡。根据P=U2/R可知，此时的功率为
1
P＝==1000W
低温挡通电1min，电流产生的热量为
Q=W=Pt=1000W×1×60s=6×104J
20．（2023·湖北宜昌·统考中考真题）如图甲为一只家用电吹风，它内部有一根电热丝和一个产生
强风的风扇。
（1）小丽给家里的猫咪洗完澡，用电吹风帮猫咪吹干毛发后，发现原本干净的电吹风尾部吸附了
不少毛发，造成这一现象的物理原理是______；
（2）如图乙为电吹风的内部电路简图，通过开关S 和S 实现冷风和热风两挡功能，电热丝应该接
1 2
在图中______（选填“A”或“B”）位置；
（3）该电吹风的部分参数如下表，电吹风冷风挡正常工作时，通过风扇的电流是多少？（保留两
位小数）电热丝的电阻及其1min内产生的热量是多少？
额定电压 220V
热风功率 1250W
冷风功率 40W
【答案】（1）流体中流速越大的位置，压强越小；（2）B；（3）0.18A，7.26×104J
【详解】（1）在使用电风扇时，入风口处空气流速较大，根据流体压强与流速的关系可知，流速
越大的位置，压强越小，所以就能把这些毛发压到压强小的地方去。
（2）由图乙所示，电吹风内部有一根电热丝和一个产生强风的风扇并联，开关S 控制干路，开关
1
S 应该控制电热丝的支路，所以风扇装在A处，电热丝装在B处，当开关S 闭合S 断开时，风扇正常
2 1 2
工作吹冷风；当两个开关都闭合时，风扇和电热丝同时工作，电吹风吹出热风。
（3）由表中参数可得通过风扇的电流为
I=P/U=40W/220V=0.18A
电吹风热风档正常工作时，电热丝的电功率为
P=1250W-40W=1210W
1则电热丝的电阻为
R＝==40Ω
电热产生的热量为
Q=W=Pt=1210W×1×60s=7.26×104J
