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专题 18.4 焦耳定律
知识点一：电流的热效应
（1）电流通过导体时电能转化成热量的现象叫电流的热效应。
（2）电流和通电时间相同时，电阻越大，导体产生的热量越多。
（3）电阻和通电时间相同时，电流越大，导体产生的热量越多。
知识点二：焦耳定律
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：Q=I2Rt
3.当发电厂电功率一定，送电电压与送电电流成反比，输电时电压越高，电流就越小。此时因为输电线路
上有电阻，根据P=I2R可知，电流越小时，在电线上消耗的电能就会越少。所以电厂在输电时增大送电电
压，减少电能在输电线路上的损失。
本节重点理解焦耳定律
1．焦耳定律的内容是电流通过导体产生的热量，与电流的平方成正比，与导体的电阻成正比，与通电时
间成正比。
2．焦耳定律公式为Q=I2Rt ，（式中单位Q→焦、I→安(A)、R→欧(Ω)、t→秒）
3．当电流通过导体做的功(W)全部用来产生热量(Q)，则有W=Q，可用电功公式来计算Q。（如电热器，电阻就是这样的）
知识点一：电流的热效应
【例题1】（2019北京）下列用电器中，利用电流热效应工作的是（ ）
A．计算器 B．电热水壶 C．收音机 D．电冰箱
知识点二：焦耳定律
【例题2】（2019福建）一台标有“5V 2.5W”的带有USB接口的小电风扇，线圈电阻为 1Ω，正常丁作
1min，
产生的热量是 J 工作一段时间后的风扇叶片黏有不少灰尘，这属于 现象。
o
1.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。公式：_____.
当发电厂电功率一定，送电电压与送电电流成反比，输电时电压越高，电流就越小。此时因为输电线路上
有电阻，所以电厂在输电时增大送电电压，____电能在输电线路上的损失。
2.电炉丝通过导线接到电路里，通过电炉丝和导线的电流大小________，由于电炉丝的电阻比导线的电阻
大，导致电炉丝产生的热量比导线产生的热量________。
3．下列用电器属于利用电流热效应工作的是（ ）A．电饭锅 B．电风扇 C．计算机 D．电视机
4.如图所示的电路中，电源两端电压保持不变，电阻丝R 的阻值为10Ω．当开关S闭合后，电压表的示数
1
为2V，电流表的示数为0.4A．求：
（1）通电10s电阻丝R 产生的热量；
1
（2）电源两端的电压。
一、选择题
1.（2019内蒙古通辽）对下列四幅图的分析正确的是（ ）
A．图中蓝牙耳机是通过超声波与手机进行信号传输的
B．如图装置可用来探究电流产生的热量与通电时间的关系
C．图中电路能探究电磁铁磁性强弱与电流大小关系
D．图中电路可以探究导体电阻与导体材料的关系
2.（2018武汉）如图所示，最先确定电流产生的热量与哪些因素有关的物理学家是（ ）3．（2019四川成都模拟题）一台电动机正常工作时线圈两端的电压为380V，线圈的电阻为2Ω，线圈中
通过的电流为10A．这台电动机工作1s消耗的电能为W，产生的热量为Q，则（ ）
A．W=3800J，Q=200J B．W=3800J，Q=3800J
C．W=7200J，Q=200J D．W=7200J，Q=3800J
4.（2019湖北黄石）图甲是小灯泡的电压——电流图像。将此灯泡L与滑动变阻器R串联在电压为4.5V的
电路中（如图乙），闭合开关，移动滑片P，当小灯泡的功率为0.75W时，（ ）
A．电流表的示数为0.2A
B．滑动变阻器R接入电路中的电阻为15Ω
C．电路消耗的总功率为1.35W。
D．10s内滑动变阻器R产生的热量为13.5J
5.（2020绥化模拟）在如图所示的电路中，闭合开关S，电源电压恒为6V，电流表的示数为0.5A，电压表
V 的示数为4V。当把滑动变阻器的滑片移至最右端时，电流表的示数为0.3A。则下列结
2
论正确的是（ ）A.R 的阻值为4Ω
1
B.滑动变阻器的最大电阻值为160Ω
C.电路消耗的最小总功率为0.18W
D.当滑动变阻器的滑片移至最左端时，在10min内电流通过R 产生的焦耳热为5.4×104J
1
二、填空题
6．（2019湖南株洲）用图示装置探究“影响电热的因素”，A、B、C为三根相同的电阻丝。以A、B为研
究对象，该实验探究的是在 不变时电热与 的关系；若将C也置于右侧容器中，这时B、C并联
后可等效为一根电阻丝，那么，该装置还可探究在 不变时电热与 的关系。（填“电流”或“电
阻”）
7．（2019•德州）从产品说明书得知，一台“6V 3W”的迷你型小风扇，电动机线圈阻值为0.1Ω．则小风
扇正常工作1min消耗的电能为 J；电动机线圈1min产生的热量为 J。
8.（2020哈尔滨模拟）两个发热电阻R：R=1：4，当它们串联在电路中时，R、R 两端的电压之比U：U=
1 2 1 2 1 2
；已知R=10Ω，那它们并联在4V电路中后，两个电阻在100s内产生的热量是 J。
1
9.（2019福建）一台标有“5V 2.5W”的带有USB接口的小电风扇，线圈电阻为1Ω，正常丁作1min，产
生的热量是 J 工作一段时间后的风扇叶片黏有不少灰尘，这属于 现象。
o10.（2018苏州）一只标有”8V 0.4A”的小灯泡，接在电源电压为12V的电路中，为使其正常发光，应串
联一个 Ω的电阻；该电阻通电10s所产生的热量是 J。
11.（2018大庆）有一台电动机，额定电压3V，额定电流1A，电动机线圈电阻0.5Ω．这台电动机正常工
作1min，消耗的电能为 J．产生的热量为 J，输出的机械能为 J。
三、简答题
12．（2019辽宁营口）据《生活报》讯，2017年4月14日起，插线板新国家标准正式实施，要求插线板
的插孔须设置“保护门”，“保护门”可有效防止儿童将手指插入插孔而造成触电事故，同时可避免灰尘
长期沉积而造成的内部 （选填“断路”或“短路”）．在线材方面要求：如果最大工作电流 16A的延
长线插座，导线的最小横截面积由原来的1mm2增加到1.5mm2．请你根据所学物理知识解释增加导线横截面
积的好处．
四、实验探究题
13．（2019江苏南京模拟题）如图所示，物理实验小组探究“电流通过导体产生热的多少与什么因素有
关”的实验装置。两个透明容器中封闭着等量的空气，且都有一段电阻丝。将透明容器与 U形管相连，接
入电路。
（1）组装之前，U形管内注入适量红墨水，U形管 （选填“属于”或“不属于”）连通器。
（2）图甲是探究在通电时间相同和 相同的情况下，导体产生的热量与 大小是否有关的装
置。（3）实验中通过观察 的变化反映密闭空气温度的变化，在研究许多物理问题时都会用到这种方法，
下列研究实例采用研究方法与此相同的是 。
A．探究电流与电压、电阻的关系
B．用铁屑显示磁体周围磁场分布
C．研究光的传播时，引入“光线”
D．扩散现象表明分子在不停地做无规则运动
（4）由图乙，电流表的示数为 A，在这种情况下，右侧容器中定值电阻在 10s内产生的热量是
J。
（5）某实验小组发现通电一段时间后，其中一个U形管中的液面高度几乎不变，发生此现象的原因可能是
。
14.（2020安徽模拟）已知电流通过导体产生的热量跟电流、电阻和通电时间有关．在探究“电流通过导
体产生的热量跟电流的关系”时，可供选择的器材有：8V稳压电源一个；20Ω和50Ω的滑动变阻器各一
个；停表和开关各一个；塑料盒与U形管相连的实验装置一个，盒内密封着空气，盒内电阻丝的阻值为
20Ω；导线若干．
（1）该实验选用 Ω的滑动变阻器更好．
（2）连接好的实验图如图所示．每次实验（即获得一组数据）后，都要断开开关，打开盒盖上的通气孔，
U形管内两液面迅速回到原位，等片刻后，关闭通气孔，再进行下一次实验．请画出实验用的表格，表中
要有必要的信息．
（3）某同学对实验方案进行了重新设计：第一次实验记录高度差后，立即移动滑片增大电流做第二次实验，……．每次实验加热时间相同，记录的U形管内两液面高度差依次为Δh、Δh……．在处理数据时，
1 2
该同学想用Δh来间接反映第二次实验电流通过导体产生的热量，他这样处理数据是否正确？ ．
2
理由是 ．
五、计算题
15.（2019江西模拟题）如图所示的电路中，定值电阻R=150Ω、R=300Ω．闭合开关S后，电流表A 的
1 2 2
示数为5mA．求：
（1）电阻R 两端的电压为多少
1
（2）电流表A 的示数为多少
1
（3）电路工作5min，R 产生的焦耳热是多少．
1
16．（2020•桂林模拟）如图甲所示。电源电压保持不变，R 为定值电阻。闭合开关S，将滑动变阻器的滑
0
片从a端滑到b端的过程中，电压表示数U与电流表示数I间的关系图象如图乙所示。求：
（1）电源电压、R 的阻值、滑动变阻器的最大阻值。
0
（2）当滑片在a端时，通电1min电阻R 产生的热量。
0
17．（2020•南京模拟）如图所示电路中，灯泡L标有“12V 3W”字样，R为定值电阻，闭合开关S后，灯泡L恰好正常发光，电流表的示数为0.45A，通过计算回答：
（1）灯泡L的额定电流是多少安？
（2）定值电阻R的阻值是多少欧？
（3）该电路工作5min，定值电阻R产生的热量是多少焦？
