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第十八章 电功率
18.4 焦耳定律
一、学习目标
1．通过看书和讨论知道电流热效应并会进行简单计算；
2．会用控制变量法研究影响电热的几个因素；
3．通过实验认识到电热的应用及其危害。
二、学习过程
一）、知识点梳理
知识要点 一 电流的热效应
电流通过导体时电能转化成 能，这种现象叫作电流的热效应。
知识要点 二 典型探究——探究电流热效应的影响因素
1.探究一——探究电流通过导体时产生热量的多少跟电阻大小的关系。
设计 探究电流通过导体时产生热量的多少跟电阻大小的关系
目的
探究
装置
探究方法：转换法，探制变量法
探究 两容器中的不同阻值的电阻丝串联起来接到电源两端，通过两段电阻丝的
方法 电流 。通电一定时间后，比较两个U形管中 的变
化。
探究 在 相同、 相同的情况下，电阻越大，这个电阻产生的热量越
结论 。
2、探究二----探究电流通过导体产生热量的多少跟电流大小的关系。
设计 探究电流通过导体时产生热量的多少跟电流小的关系
目的
探究
装置
探究方法：转换法，探制变量法
探究 两个密闭容器中的电阻的阻值一样大，在其中一个容器的外部，将一个电阻
方法 和这个容器内的电阻并联，因此通过两容器中的电阻的电流 。在
通电时间相同的情阅下观察两个U形管中 的变化
探究 在电阻相同、通电时间相同的情况下，通过一个电阻的电流越大，这个电阻
结论 产生的热量越 。
知识要点三 焦耳定律
电流通过导体产生的热量跟电流的 成正比，跟导体的 成正比，跟成正比。这个规律叫作焦耳定律。公式： 。
Q -----热量-----焦耳（J）；
I-----电流----安培（A）；
R-----电阻----欧姆（Ω）；
t-----时间-----秒 （S）
注意：对于纯电阻电路，电流做功消耗的电能 转化为内能（即Q=W），这时能
u2
下公式均成立：Q=pt=I2Rt=uIt= t; 对于非纯电阻电路，电能除了转化为内能，还要转化
R
为
的能量，求Q时只能用公式 。
二）、例题 练习
例1 图中所示的用电器中，利用电流热效应工作的是（ ）
A． 计算器 B． 电饭煲
C． 电风扇 D． 电视机
练1.1 下列用电器中，利用电流热效应工作的是（ ）
A．电暖气 B．洗衣机 C．电视机 D．笔记本电脑
练1.2 陈老师开着极暗的电灯在密闭的暗室内冲洗相片，由于暗室内太热，他又打开
电风扇。假设房间与外界绝热良好，风扇持续工作一段时间后，则挂在房间的温度计的示
数会（ ）
A．升高 B．降低 C．不变 D．降低或不变
练1.3 下列家用电器中，利用电流热效应工作的是（ ）
A．电熨斗 B．吸尘器 C．榨汁机 D．电视机
例2 焦耳定律的内容为：电流通过导体产生的热量跟______的二次方成正比，跟导体的
电阻成正比，跟______成正比。
练2.1 如图所示，是物理兴趣小组发明的泡沫切割器，主要由输出电压为 3V的电源和阻值为 的电热丝构成。则该切割器在正常工作时通过电热丝的电流是______A，电热丝
1min时间内放出的热量是______J。
练2.2 若电视机、电烙铁和电风扇上都标有“220V，60W”的字样，它们都在额定电压
下工作相同的时间，则三个用电器产生的热量是（ ）
A．电烙铁最多 B．电视机最多 C．电风扇最多 D．一样多
练2.3 如图所示，这是“探究电流通过导体产生的热量与_______的关系”的实验装置。
若通过电路的电流为0.6A，通电5min右侧发热电阻产生的热量为_______J。
练2.4 如图所示，电源电压不变，先闭合开关S1，电流表示数为0.5A， 再闭合开关
S2，电流表示数增加了0.3 A，则R1、R2两端电压之比为___________，R1、R2电阻值之
比为___________，若电阻R2=5Ω，通电1min 电阻R1产生的热量为___________J。
练2.5 某电风扇电阻为50Ω，当它接在220V的电路时，电流为0.2A，则正常工作100s
产生的热量________J，此时电风扇将电能转化为机械能的效率是________。
练 2.6 直流电动机两端的电压为 5V，通过它的电流为 1A，电动机线圈的电阻为
0.5Ω，则工作10s钟消耗的电能为________J，产生的热量是________J，转化为机械能
的是_________J。
练2.7 如图所示，是研究“在相同时间内电流通过导体产生的热量与______的关系”的实验装置。若电阻丝R =5Ω，R =10Ω，通过电路中的电流为0.5A，则乙电阻丝在2min
甲 乙
内产生的热量是_________J。
练2.8 电饭煲、电水壶和电熨斗分别标有“220V 1000V”、“220V 1800W”和“220V
500W”的字样，它们各自正常工作相同时间，______（选填“电饭煲”、“电水壶”或
“电熨斗”）产生的热量最多，标有“220V 1000W”的电饭煲正常工作0.3h，电流所
做的功为______kW·h。
练2.9 如图所示的电路中，电阻 R 的阻值为8Ω，当开关闭合后，电压表V 的示数为
1 1
4V，V 的示数为 2V，通过电阻 R 的电流为______A，电路在 1min 内产生的热量是
2 1
______J。
例3 如图所示，灯泡L上标有“6V 6W”字样（不计灯丝电阻的变化）电源电压6V且保
持不变，定值电阻R=4Ω。只闭合开关S1和S3，电阻R在100s产生的热量是______J；电
路在工作状态下整个电路消耗的最小功率是______W。
练3.1 小力利用如图所示的装置探究电阻产生的热量与电流的关系，已知定值电阻
，经过相同的时间，左边 U形管液面高度差比右边U形管液面高度差_______（选填“大”或“小”）；若通过R 的电流为 ，通电时间为20S时，则R 产生
1 2
的电热为 _______ 。
例4 小明用如图甲和图乙所示的实验装置分别探究“电流通过导体产生的热量与电阻、
电流的关系”
（1）如图甲为了便于比较两种电阻丝通过电流后产生热量的多少，甲乙两瓶中要装入相
同的初温和______相等的煤油；
（2）如图甲所示实验中通过______示数的变化，来比较电流产生的热量的多少；
（3）如图乙所示实验所用的方法是______（填“控制变量”或“等效替代”）
（4）用如图乙所示的实验装置探究，得到的结论是：______。
练4.1 如图是探究电流通过导体时产生热量的实验，甲、乙两套装置中各有两个相同的
透明容器，其中密封着等量的空气和一段电阻丝（阻值在图中已标出），U 形管中装有等
量的液体，接通电源，观察现象。
（1）实验中通过观察_______的变化来比较导体所产生热量的多少，在研究许多物理问题
时都会用到这种方法，下列研究实例采用的研究方法与此相同的是______。A．探究电流与电阻的关系
B．用铁屑显示磁体周围磁场分布
C．类比水流学习电流
D．研究磁场时，引入磁感线
（2）用甲装置进行实验时，通过控制通电时间和电路中的______不变，来研究导体产生
热量与电阻的关系。
（3）在乙装置中，C、D 透明容器中产生热量较多的是_______容器。
练4.2 小婷利用如图所示的装置探究“电流产生热量与哪些因素有关。”实验材料完好，
她把甲、乙两容器中电阻串联起来接到电源两端。
（1）通电一段时间后，________容器中U型管中液面高度差大一些，由此可以得出：电
流通过导体时产生的热量与________有关。
（2）在探究电热与电流的关系时，不改变电路连接情况下小婷又利用了如图丙所示的装
置完成实验。她已将B、E两个接线柱用导线连接，你认为还应该将________两个接线柱
用导线连接起来，通过观察________两个容器得到实验结论。
（3）在步骤（2）的基础上，小明将导线BE的B接线柱改接在A，此时甲和丙两容器中电
阻产生热量之比为________。
练4.3 如图所示，这是“探究电流产生的热量与哪些因素有关”的实验装置。甲、乙
烧瓶内装有质量和初温完全相同的煤油，相同的温度计，阻值分别为 R1、R2的电阻丝
（R1R。
1 2
（1）实验装置中，两电阻丝是______联的；实验目的是探究电流产生的热量与______的
关系；
（2）闭合开关，通电一会儿，观察到甲瓶中的温度计的示数较乙的高，说明电阻丝
______（选填“R1”或“R2”）产生的热量较多；
（3）本实验的结论是：在______和通电时间相同时，导体电阻越大，电流产生的热量
______。
（3） 已知电阻丝R1>R2，因通过两电阻丝的电流相同，结合[3]，可得出本实验的结论
是：在电流大小和通电时间相同时，导体电阻越大，电流产生的热量越多。
练4.7 用如图所示的装置探究“电流通过导体产生的热量与什么因素有关”。A、B 两
个相同烧瓶内装有等质量的煤油。
（1）实验过程中，通过观察_________比较电阻丝产生热量。为达到实验目的，选用的电
阻丝 R1与 R2的阻值应___________。通过 R1的电流___________通过R2的电流。
（2）与上述实验采用的两种物理研究方法不同的是___________。
A． 探究物体受到几个力作用，引入了合力的概念
B． 探究压力的作用效果，可通过观察海绵的凹陷程度C．探究电流与电压的关系，必须保持电阻一定
例5 养生壶是大家非常喜欢的小电器，有加热、保温等功能，接在 220V的家庭电路中
使用，如图所示；图是养生壶的加热水槽部分工作原理电路图，S是一个温控开关，R1为
电加热丝，阻值为88Ω，当处于加热状态时，水被迅速加热，达到预定温度后，S自动切
换到另一位置，处于保温状态且保温时加热丝的功率为88W；不考虑温度对电阻的影响，
且不计指示灯的阻值（A、B是两种不同颜色的指示灯，红灯亮表示加热状态，绿灯亮表
示保温状态）；求：
（1）分析说明A、B哪个是红灯，哪个是绿灯；
（2）该养生壶的加热功率；
（3）电阻R2的阻值及养生壶处于保温状态时R2在2min内产生的热量。
练5.1 （1）如图所示为国庆70周年阅兵中首次亮相的ZTQ-15式轻型坦克，它能适应水
网地带、山地、高原等环境恶劣地区作战。据网络消息，该型坦克重 ，每条履
带与地面的接触面积约 。求该轻型坦克对水平地面的压强。
（2）小亮家新买了一辆汽车，车上的座椅垫具有电加热功能，如图甲所示。通过观察和
研究，他了解到该座椅垫有“高温”、“低温”和“关”三个档位，“高温”档功率为
，“低温”档功率为 。该座椅垫加热部分的电路简图如图乙所示，电源电压为
，S为档位切换开关， 和 为电热丝。
当座椅垫处于“高温”档加热时，通过计算回答：①通过座椅垫的电流是多少安？
②电热丝 的阻值是多少欧？
③座椅垫工作 产生的热量是多少焦？
练5.2 如图所示是某型号的浴室防雾镜，其背面粘贴有等大的电热膜；使用时，镜面
受热，水蒸气无法凝结其上，便于成像，下列表格是该防雾镜的相关数据；经测试获知，
在﹣10℃环境下，使平面镜的平均温度升高40℃，需使电热膜正常工作400s，求在此过
程中：
（1）镜面玻璃吸收的热量Q1；
（2）电热膜正常工作产生的热量Q2；
（3）电热膜给平面镜的加热效率η。
镜子面积S 110dm2
镜子质量m 1.1kg
额定电压U 220V
额定功率P0 1W/dm2
镜面玻璃比热容c 0.75×103J/（kg•℃）练5.3 如图所示是额定电压为220V的理发用电吹风的典型电路，其中电热丝通电后可
以发热，电动机通电后可以送风，且电动机的额定功率为110W。
（1）若电吹风在额定电压下工作，送冷风时，通过电动机的电流是多少？
（2）若电吹风在额定电压下工作，送热风时电路消耗的总功率为550W，则通过电热丝的
电流是多少？电热丝R的阻值应为多大？
（3）通电5分钟，电热丝产生的热量是多少？
练5.4 在测量小灯泡电功率的实验中，电路如图甲所示，电源电压恒为 4V，小灯泡标
有“2.5V”字样，滑动变阻器规格为“50Ω 1A”，实验得到小灯泡的I-Ｕ图像如图乙所
示。求：
（1）小灯泡的额定功率；
（2）小灯泡正常发光时，滑动变阻器R接入电路的阻值；
（3）当小灯泡消耗的功率为0.2W时，通电1min，滑动变阻器R产生的热量。练5.5 如图所示，是某电饭锅的简化电路图。R1、R2都是发热体，S为调温开关。R1的
电阻是484Ω，电源电压为220V。开关S接1、2时，为保温状态；开关S接2、3时，为
加热状态，加热功率为900W。试求：
（1）保温时，电饭锅的功率是多少？
（2）加热时， 的电阻是多少？
（3）加热时，电饭锅工作 产生的热量是多少？
