文档内容
3 电热器 电流的热效应
第 2 讲 焦耳定律的应用
[学习目标]
1. 进一步掌握电流的热效应；
2. 知道电热的利用和防止。
1．电热的利用：电热毯、电熨斗、电烤箱等；
2．电热的防止：电视机后盖有很多孔是为了通风散热，电脑运行时也需要风扇及时散热。
3．对于纯电阻电路，电流做功消耗的_______全部转化为_______)，这时以下公式均成立_______，
_______；对于非纯电阻电路，电能除了转化为内能，还要转化为_______。求Q时只能用_______。
4．在串联电路和并联电路中，电流产生的_______等于_______；
5．串联电路中，各部分电路的热量与其电阻成_______，即_______；
6．并联电路中，各部分电路的热量与其电阻成_______，即_______。
一、焦耳定律
1．内容：电流通过导体产生热量与电流的平方成正比，与导体的电阻成正比，与通电的时间成正
比。
2．公式：Q=I2Rt。从焦耳定律公式可知，电流通过导体产生的热量跟电流强度的平方成正比、跟导
体的电阻成正比、跟通电时间成正比。若电流做的功全部用来产生热量。即 W=UIt。根据欧姆定律，有
U2
W= t
W=I²Rt。需要说明的是 R 是从欧姆定律推导出来的，只能在电流所做功将电能全部转化为热能的条
件下才成立(纯电阻电路)。例如对电炉、电烙铁这类用电器，这两公式和焦耳定律才是等效的。
3．使用焦耳定律公式进行计算时，公式中的各物理量要对应于同一导体或同一段电路，与欧姆定律
使用时的对应关系相同。当题目中出现几个物理量时，应将它们加上角码，以示区别。注意:W=Pt=UIt 适
U2
W= t
用于所有电路，而 R 只用于纯电阻电路(全部用于发热)。
4．在串联 电路中，由于通过导体的电流相等，通电时间也相等，根据焦耳定律可知电流通过导体产
生的热量跟导体的电阻成正比。在并联电路中，由于导体两端的电压相等，通电时间也相等，根据焦耳定
律可知电流通过导体产生的热量跟导体的电阻成反比。
二、电热Q与电能W的关系
1．在纯电阻电路中，Q=W。在纯电阻电路中，电流通过导体做功，将电能全部转化成内能，所以产
生的电热与消耗的电能相等。2．在非纯电阻电路中，QR ，电煮锅的部分参数如下表， 求：
2 3 1 1 2
(1)在额定电压下使用中温档加热时电路中的电流；( )
的
(2)电煮锅 低温档功率；( )
(3)若电煮锅在额定电压下使用高温档加热，用时15min 将2L水从12℃升高到100℃，则该电煮锅的电热
效率为_______%。[c =4.2×103J/(kg·℃)]
水知识点二：电流热效应图像问题
【探究重点】
注意图像含义的理解；注意方程组思想在图像题中的应用
【例题精讲】
3. (2020·营口)如图甲所示的电路中，电源电压不变，R 为定值电阻，闭合开关，移动滑动变阻器的滑
0
片，滑动变阻器R消耗的电功率随电流变化的关系如图乙所示。图乙中的a、b两点与图甲中滑动变阻器
的滑片在a、b两位置时相对应。下列说法正确的是( )
A. 滑动变阻器的滑片在a点与b点时，电路的总功率之比是1∶2；
B. 电源电压为12V；
C. 滑动变阻器消耗的最大电功率为3.6W；
D. 电路消耗的最大电功率为7.2W
【巩固训练】
4. (2021·甘肃中考真题)如图所示的电路，电源电压恒定不变，灯泡L上标有“12V，6W”的字样，只闭
合开关S ，将滑动变阻器R 的滑片P从最右端向左移动一段距离，此过程中电流表示数变化了0.2A，电
1 2
压表示数变化了2V；再闭合开关S 和S ，电流表示数又变化了1.1A，此时灯泡L恰好正常发光。下列说
2 3
法中错误的是( )
A．滑动变阻器R 的最大阻值为30
2
B．电源电压为12V
C．定值电阻R 的阻值为10
1D．只闭合开关S ，电路总功率的变化范围为4.8W-14.4W
1
知识点三：动态电路电流热效应
【探究重点】
注意电路不同状态等效电路图的应用；注意最值题型的答题思路构建
【例题精讲】
5. (2021·福建中考真题)如图电路，电源电压保持不变，滑动变阻器R标有“30Ω 1A”，定值电阻R 的
0
阻值为10Ω，小灯泡L标有“6 V 3.6 W”(电阻不随温度而变化)，电流表的量程为0~3 A。 当S闭合，
S 、S ，断开，滑片P移到R的中点时，小灯泡恰好正常发光。在保证电路安全的前提下，电路消耗总功
1 2
率的最小值与最大值之比是( )
A．1：4 B．1：8 C．2：7 D．3：20
6. (2021·甘肃中考真题)如图所示的电路，电源电压恒定不变，灯泡L上标有“12V，6W”的字样，只闭
合开关S ，将滑动变阻器R 的滑片P从最右端向左移动一段距离，此过程中电流表示数变化了0.2A，电
1 2
压表示数变化了2V；再闭合开关S 和S ，电流表示数又变化了1.1A，此时灯泡L恰好正常发光。下列说
2 3
法中错误的是( )
A．滑动变阻器R 的最大阻值为30
2
B．电源电压为12V
C．定值电阻R 的阻值为10
1
D．只闭合开关S ，电路总功率的变化范围为4.8W-14.4W
1
知识点四：多档位问题
【探究重点】
注意档位问题判断的依据
【例题精讲】
7. 如图是学校的自动饮水机的简化电路图，电热丝电阻分别为R 、R，其加热功率为 4.4kW，保温功率
0
40W，下列说法不正确的是( )。
A．开关S断开时，电阻R 与R串联；
0
B．当温度较低时，温控开关S闭合状态进入加热状态；
C．当水沸腾后，温控开关S断开进入保温状态；D．电阻R在保温状态下的功率大于R 保温状态下的功率
0
【巩固训练】
8. 小强的爸爸从网上买回一个电热水壶，铭牌上的几个参数如图所示。该电热水壶中发热体的电阻为
______ Ω，正常工作的电流是 ______ A；若要临时接在我国的家庭电路中使用，并能使它正常工作，需
要在它的外部 ______ (选填“串联”或“并联”)一个 ______ Ω 的电阻。
1. (2021·湖南常德市·中考真题)某型号电饭煲有加热和保温功能，图甲所示为其内部电路原理图，图乙是
该电饭煲工作时电功率与时间的关系图像，关于电饭煲工作时下列说法中正确的是( )
A．开关S接触点2时，电饭煲处于加热状态
B．开关S接触点1时，电饭煲处于保温状态
C．电饭煲处于加热状态时的功率是800W
D．保温状态下电饭煲1min消耗200J的电能
2. (2021·黑龙江中考真题)如图所示的电路中，电源电压为4.5V 且保持不变，电流表量程为“0～
0.6A”，电压表量程为“0～3V”，小灯泡标有“3V 1.2W”字样(不考虑温度对灯丝电阻的影响)，滑动
变阻器上标有“20Ω 1A”字样。闭合开关，在保证电路元件安全情况下，下列说法正确的是( )
A．电压表的示数变化范围是“1.5～3V”
B．滑动变阻器接入电路的阻值变化范围是“3.75～15Ω”
C．小灯泡的最小功率是0.6WD．电路总功率变化范围是“1.2～1.8W”
3. 小华利用电能表和手表估测规格为“220V 1100W”电水壶的实际功率，电能表表盘如图所示。
的
(1)在此电水壶中加水，将其接入电路并工作，数出电能表 转盘在3min内转过320 圈，则：①电能表的
示数变为_____kW·h。②电水壶烧水是利用了电流的_____效应；③电路的实际电功率是 ____W。
(2)上一问中算出的电路实际电功率_______电水壶额定功率(选填“大于”、“等于”或“小于”)，造成
此大小关系的原因是：________。
4. (2021·福建中考真题)某手机电池容量为4200 mAh，，电池电压为3.7 V。用一个标有“输出5 V 4
A”的快速充电器，将手机电池从零电量充满。充电效率为84%，需要______min。快充充电线比普通手
机充电线要粗一些，这是因为正常工作时，通过快充充电线的______较大。
5. 如图是一款USB迷你型小风扇，说明书上标有“ ”字样，电动机线圈阻值为 。则小风扇
正常工作 消耗的电能是______ ，电动机线圈产生的热量为______ 。
6. (2021·内蒙古中考真题)中国的厨艺最讲究“火候”二字，图甲所示的智能蛋糕机就是采用智能化技术
控制制作过程不同时间段的温度，制作出口感好、营养价值高的蛋糕。该蛋糕机的部分参数如下表所示。
蛋糕机部分参数表
U =220V
额
额定功率/W 中温440 高温880
(1)求该蛋糕机正常工作时中温挡和高温挡的电流之比；
(2)求该蛋糕机正常工作处于中温档时电路的总电阻；
(3)小明课下查得其实际工作的简化电路图如图乙所示，S 为单刀开关，S 为单刀多掷开关，R 、R 为电
1 2 1 2
加热丝。请判断蛋糕机处于高温、中温、低温挡时开关S 、S 所处的状态；并计算该蛋糕机低温挡的额定
1 2
功率。1. (2021·黑龙江齐齐哈尔市·中考真题)如图所示，电源电压 保持不变，电压表选择“ ”量
程，电流表选择“ ”量程，电阻 阻值为 ，滑动变阻器 规格为“ ”，闭合开关
S，在保证各元件安全的条件下，移动滑片P的过程中，下列说法正确的是( )
A．电流表的变化范围是
B．电压表的变化范围是
C．滑动变阻器的阻值变化范围是
D．该电路的最大总功率是
2. (2020·山东菏泽市·九年级三模)已知一台直流电动机两端的电压为 6V，通过电动机的电流为 2A。线圈
的电阻为0.5Ω。则在1min内电动机消耗的电能及产生的热量分别
A．720J 、720J B．720J、600J C．720J 、120J D．600J、120J
3. (2021·江苏泰州市·中考真题)A、B两只灯泡的额定电压均为6V，通过它们的电流随两端电压变化关系
如图所示，下列选项正确的是( )
A．A、B两灯泡的电阻均随灯泡两端电压的增大而减小
B．将两灯并联接在3V的电源两端，A、B两灯的实际功率之比为2：1
C．将两灯串联接在某电源两端，使B灯恰好正常发光，电源两端电压为9VD．将5Ω的电阻与B灯串联接在6V的电源两端，该电阻消耗的功率为 0.8W
4. 如图所示的电路中，只闭合S 时，通过R 的电流是1.5 A，R ＝30 Ω，R ＝20 Ω．求：
1 2 1 2
(1)电源电压是多大；
(2)只闭合S 时，通电20 s电流通过R 产生的电热是多少；
2 1
(3)使开关通断情况发生变化，整个电路消耗的最小电功率P和最大电功率P′之比是多少．
5. 图甲所示是某型号双向双动式和面机。主要结构为：加热器、一个能带动搅拌器正转和反转的电动
机、一个带动料桶的电动机。使用时，先给水加热到适宜的温度，然后将面粉倒入，带动搅拌器和料筒的
两电动机即交替工作。下表是这个和面机的主要技术参数，图乙是和面机正常工作时搅拌电机和料桶电机
交替工作的P﹣t 图象。
额定电压 220V
额定频率 50Hz
搅拌电机功率 900W
料桶电机功率
加热功率 1000W
(1)若在手柄A处用力将机头掀起，请在图甲中画出掀起机头时所用的最小动力。
(2)若和面需用60℃的热水，若取1.5kg20℃的水，则需要加热多长时间开始和面？[设无热损失，c ＝
水
4.2×103J/(kg•℃)]
(3)为了测量和面机料桶电机的功率，小明将家里的其它用电器都关闭，他观察到和面机电机正常工作
12min，家里标有“3000r/kW•h”字样的电能表转盘转过了480转。计算料桶电机的功率多大？
1. (2021·四川眉山市·中考真题)如图所示，电源电压为 保持不变， ， ，灯泡L标
有“ ”字样，假定灯丝电阻不变。下列说法中正确的是( )A．灯泡L正常工作时的电阻为
B．当只闭合开关 时，电阻 消耗的功率为
C．如果开关 、 和 同时闭合，灯泡L短路不工作
D．此电路消耗的最大电功率与最小电功率之比为
2. 电动自行车有行驶工作、蓄电池充电两种状态，局部电路图如图所示．断开S后，充电插口可以外接
充电器对蓄电池进行充电．电功自行车行驶过程中，其电动机正常工作电压为 48V，此时通过电动机线圈
的电流为5A．电动机线圈的电阻是0.5Ω，下列说法正确的是
A．对蓄电池充电时，蓄电池相当于电路中的用电器
B．电动自行车的电动机是把电能全部转化为机械能
C．电动机正常工作 1min，电流通过线圈所产生的热量为 14400J
D．电动机正常工作 lmin，消耗的电能为 14400J
3. (2021·河北中考真题)如图所示电路，电源电压不变，滑动变阻器R 的最大阻值与R 的阻值均为R ，
2 1 0
a、b、c分别为电阻(阻值均为R )、电流表、电压表其中之一，且不相同。当 S 、S 闭合时，移动滑片
0 1 3
P，电路中消耗的功率始终为I 2R ，下列有关说法正确的是( )
0 0
A．b一定是电流表，c一定是电压表
B．开关都闭合时，电路消耗功率为 2I 2R
0 0
C．只闭合S ，若b为电压表，P向右移动，b的示数可能变小
1
D．将a、c互换，开关都闭合时，电路中的电流可能为 3I
04. (2021·湖北恩施土家族苗族自治州·中考真题)如图所示，电源电压6V保持不变，R =10Ω，R =20Ω，
1 2
R =30Ω，若只闭合S 、R 与R 两端电压之比为______；若同时闭合三个开关，R 与R 电流之比为
3 2 1 2 2 3
______；电路中的最大功率可达______W。
5. 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120W。
(1)要送冷风，选择开关应放在______ 位置；要送热风，选择开关应放在______ 位置
(填“A”、“B”或“C”)；
(2)若电吹风在额定电压下工作，送冷风时，通电8min电流所做的功为______ J；
(3)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560W，则电热丝R的阻值为______ Ω，通
过电热丝的电流______ A，5min电流通过电热丝产生的热量______ J。
6. (2021·湖北十堰市·中考真题)如图甲所示，电源电压保持不变，小灯泡L正常发光时的电阻为10Ω，闭
合开关S，调节滑动变阻器的滑片P从a端滑至b端的过程中，电流表示数与两电压表示数的关系图像如
图乙所示。求：
(1)小灯泡的额定功率和定值电阻R 的阻值；
0
(2)滑动变阻器的最大阻值；
(3)电路总功率的最大值和最小值。
