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3 电热器 电流的热效应
第 1 讲 焦耳定律
[学习目标]
1. 知道电流的热效应；
2. 理解焦耳定律，知道电流通过导体时产生热的多少与哪些因素有关；
1．电流的热效应：电流通过导体时_______转化为_______，这种现象叫做电
流的热效应。
2．电热器：主要利用电流的热效应工作的装置，常见的电热器有：电炉、电烙
铁、电热毯、电水壶、电饭煲、电暖器、饮水机等。
3．焦耳定律：电流通过导体产生的_______，与_______正比，与导体的
_______成正比，与通电_______成正比。
4．焦耳定律公式：_______。式中单位Q→焦(J)；I→安(A)；R→欧(Ω)；
t→秒。
5．当电流通过导体做的_______(电功)全部用来产生_______(电热)，则有
_______，可用电功公式来计算 Q，如电热器、纯电阻就是这样的。
6．两类用电器
① ______________：电流通过时将电能_______转化为内能的用电器。
② ______________：电流通过时只有_______电能转化为内能的用电器。
一、电流的热效应
1．电流的热效应：导体中有电流通过时会发热，将电能转化为内能，这种现象
叫电流的热效应。
2．两类用电器：
① 纯电阻用电器：电流通过时将电能全部转化为内能的用电器。如电饭煲、
电炉、电熨斗、电烙铁、电取暖器、电热水器等单纯用来发热的用电器。
② 非纯电阻用电器：电流通过时只有部分电能转化为内能的用电器。如电风
扇、电动机、电脑、电视机等，这类用电器除部分电能转化为内能外，大部分电能
会转化成其他形式的能。
二、影响电流产生热量的因素
1．实验方法：控制变量法和转换法。电阻R/Ω
R R
1 2
电流I/A
产生热量(多/少)
2．实验步骤：
① 检查两个U形管中液柱的高度是否相平，如果不相平，则需要进行调整。
把两个密闭容器中的电阻丝串联。
② 断开开关，根据电路图连接实物，如图。检查电路，把滑动变阻器滑片 P
移到阻值最大端。
③ 闭合开关，调节滑片 P到达某位置，读出此时电流的大小(要使缩短实验时
间，电流可适当大一些)，此时电流表的示数等于电阻 R 中电流大小，电阻 R 中的
1 2
电流等于电流表读数的一半。
④ 观察两U形管中液柱高度的变化，把实验数据填入表中。
⑤ 整理实验器材，实验完毕
⑥ 分析论证：在研究电热与电阻关系的实验中，利用两个电阻串联的电流相
等，与电阻大的密闭容器中的 U形管中液面高，说明容器内空气受热膨胀较大，温
度更高，电流通过电阻产生热量多。即在电流和通电时间相同时，电阻越大，电流
通过电阻产生的热量越多。
在研究电流与电流关系的实验中，在电阻 R 两端再并联一个相同的电阻，并联
2
分电流，所以R 的电流就是干路 R 电流的一半。分析实验数据，电阻 R 所在容器
2 1 1
液柱上升的较高，说明 R 放出热量较多。在电阻和通电时间相同时，电流越大，电
1
流通过电阻产生热量越多。
电热与通电时间的关系可以通过实验过程体现出来，对于某一个电阻丝所在容
器，通电时间越长，液柱上升的越高，说明通电时间越长，电流通过电阻产生热量
越多，没有必要再单独通过实验来探究。
通过本次实验可以得出电流通过电阻产生热量的多少与电流、电阻和通电时间
都有关。电流越大、电阻越大、通电时间越长，电流通过电阻产生热量越多。
3．结论
① 在电流和电阻相同的情况下，通电时间越长，产生的热量越多。
② 在电流、通电时间相同的情况下，电阻越大，产生的热量越多。
③ 在通电时间、电阻相同的情况下，电流越大，产生的热量越多。
知识点一：电流热效应
【探究重点】注意能量的转化；注意两类用电器的区分
【例题精讲】
1. 下列措施中，属于利用电流热效应的是 ( )
A．电视机的后盖有很多孔 B．电饭锅的发热板装在底部
C．与空调器相连的导线很粗 D．电脑的主机中安装微型风扇
【巩固训练】
2. 如图所示的四种家用电器中，利用电流热效应工作的是( )
A． 抽油烟机 B． 电风扇
C． 电视机 D． 电热水壶
知识点二：探究电流热效应的因素
【探究重点】
注意控制变量法的应用；
【例题精讲】
3. (2021·辽宁辽宁·中考真题)如图所示的自制便携式封口机，使用电压为3V的电
源，接通电路发热电阻温度升高，利用电流的______实现高温封口。阻值为1Ω的
发热电阻10s内产生______J的热量。封口时总是把塑料袋烫坏，应将发热电阻换
成阻值更______(填“大”或“小”)的。
【巩固训练】
4. 如图所示是小明“探究影响电流热效应的因素”的实验装置，在甲、乙两瓶中装
入质量和初温均相同的煤油，R 、R 采用如图连接方式的目的是__________。闭合
1 2
开关一段时间后，乙瓶中温度计的示数较高，由此说明通电导体产生的热量与
__________有关。小华用相同装置(煤油质量也相等)同时进行实验，细心的小红看
到小明和小华两组电阻丝阻值相等的烧瓶中，小华这一组的煤油升温比小明的快，
比较发现：小华的滑动变阻器接入电路的阻值较小，根据这一现象，小红
__________(选填“能”或“不能”)初步判断出通电导体产生的热量与通过导体的
电流有关。知识点三：焦耳定律计算
【探究重点】
电热Q与电能W的关系
电热和电功是两个完全不同的概念，只有在纯电阻电路(如电热器)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。则有 Q = W。
而在非纯电阻电路中，Q<W。非纯电阻只有部分电能转化为内能，所以电热小于用
电器消耗的电能。
【例题精讲】
5. 某电热水壶标有“220V 1000W”字样，正常工作7min可将质量为1 kg的水
从20℃加热至沸腾(标准大气压下)，水吸收的热量为___J，消耗的电能为___J。此
过程中电热水壶的效率为___%。(c = 4.2×103J/(kg·℃))
水
【巩固训练】
6. (2021·辽宁辽宁·中考真题)如图甲是一款可调温果汁加热鼎，图乙是其简化电路
图。R ，R 均为加热电阻，当开关接 1时，加热鼎处于保温挡。保温功率为
1 2
275W。当开关接2时，加热鼎处于可调温挡，可调功率范围为275W-1100W。[果
汁比热容取4.0×103J/(kg·℃)]求：
(1)加热鼎最大功率时电路中的电流；
(2)滑动变阻器R 的最大阻值；
1
(3)不计热量损失，加热鼎用最大功率对1kg果汁加热2min，果汁升高的温度。
知识点五：电流热效应实验
【探究重点】
注意控制变量法的应用
【例题精讲】7. (2020·江苏省扬州市仪征市中考一模)如图为探究“焦耳定律”的实验装置。两个
透明容器中密封着等量的空气，U型管中液面高度的变化反映密闭空气温度的变
化。将容器中的电阻丝 R 、R 串联在电路中，且R ＜R 。下列说法正确的是( )
1 2 1 2
A．该实验装置用于探究“电压和通电时间一定时，电热与电阻的关系”；
B．闭合开关后，通过R 的电流大于R 的电流 ；
1 2
C．闭合开关后，甲管中液面上升比乙慢；
D．闭合开关后，要使电流增大，应将滑动变阻器滑片 P向左移动
【巩固训练】
8. (2021·辽宁辽宁·中考真题)如图是焦耳定律的实验装置，其中 R =5Ω，
1
R =R =10Ω。只闭合S 可以探究电流产生热量与______的关系，若电路中的电流为
2 3 1
0.1A，通电10min电阻R 产生的热量为______J。闭合S 和S ，通过R 的电流是
1 1 2 1
R 的2倍，左侧U形管内液柱的高度差比右侧更大，这说明______(填“电
2
流”或“电阻”)对产生热量多少影响更大。
1. 如图所示的用电器中，主要利用电流的热效应工作的是( )
A. 电视机B. 电脑音箱C. 电热杯D.
空气净化器2. 江都城北的毛先生购买了一只电热水器，使用时发现通电不长时间，其电源线
很热，甚至能闻出很浓的橡胶的焦味，于是毛先生决定用他学过的物理知识向消费
者协会投诉，他可从下面哪个方面的鉴定提出投诉 ( )
A．电压太高 B．导线太短
C．导线太粗 D．导线太细
3. 如图是研究电流通过导体产生的热量与哪些因素有关的实验，下列正确的是(
)。
A．甲实验中两个电阻串联只是为了保证流过两个电阻电流相等；
B．甲实验通电一段时间后，左右两侧容器内空气吸收的热量之比为1：2；
C．乙实验是为了研究电流产生的热量与电阻的关系；
D．乙实验通电一段时间后，左右两侧容器内空气吸收的热量之比为1：4
4. (2020·山东青岛市·中考真题)甲、乙两个电热器的电阻之比为 ，通电相
同时间产生的热量之比为 ，则通过甲、乙的电流之比为( )
A． B． C． D．
5. 电热毯内的电阻丝断了。如果将电阻丝的两个断头接上后继续使用，电热毯的
接头处很容易被烧焦，其原因是接头连接处接触不良，接头处电阻______(变大/变
小)。接头处的电流______(大于/等于/小于)电阻丝的其它部分的电流，接头处两
端的电压______(大于/等于/小于)220V。
6. (2020·四川成都市·九年级一模)某款迷你电炖盅有加热和保温两个档，加热
档的功率为100W，如图是其简化的电路图，已知 ，电炖盅的旋钮开关处于
图示位置时是______档，电炖盅在保温挡工作10min产生的热量是______J。
7. 为了探究电流通过电阻时产生的热量与哪些因素有关，某小组同学分别将阻值
不同的电阻丝放入完全相同的两个杯子中，然后在两个相同的U形管中装入水后，
将U形管接入杯中后密封(密封的空气质量相同且此时U形管内水面相平)。若通电
一段时间后，电阻丝产生的热量使密闭空气膨胀，U形管中水面高度将发生变化，
此变化反映了密闭空气温度的变化。实验时他们将两电阻串联接到电源两端，然后又将两电阻分别接到相同电源两端，通电相同的时间后实验现象如图(a)、(b)所
示：
①分析比较图(a)甲、乙两U形管中水面高度的变化情况，可归纳得出的结论是：当
通过电阻的电流、通电时间相同时，电阻的阻值大， 。
②分析比较图(b)甲、乙两U形管中水面高度的变化情况，可归纳得出的结论是：
。
1. 对于下面课本中的几个小实验，说法正确的是( )
A. 探究影响电流热效应的因素，通过煤油的温度变化来比较电阻丝产生热量的多少
B. 探究串、并联电路电流的特点时，应选择两个相同规格的灯泡进行实验
C. 在空气压缩引火仪实验中，第一次不成功后不停 的一次次重复，就能成功
D. 利用“伏安法”测小灯泡电阻时，需要多次测量求平均值减小误差
2. (2020·湖南株洲市·中考真题)如图所示，长度、横截面积一样，材料不同的
两个长方体电阻串联在电路中，电阻分别为R=2Ω，R=4Ω，在它们表面涂上厚度
1 2
一样的蜡。现在闭合开关给它们通电，过一段时间后，我们观察到( )
A．R上的蜡熔化得快 B．R上的蜡熔化得快
1 2
C．R、R上的蜡熔化得一样快 D．无法比较
1 2
3. (2020·辽宁鞍山市·中考真题)某品牌电热水壶上标有“220V 1400W”的字
样，小明发现烧水过程中电热水壶的发热体部分很快变热，但连接的导线却不怎么
热，这是因为导线的电阻比发热体的电阻______。在额定电压下，电热水壶烧水
3min，这段时间内电热水壶发热体产生的热量是______J。若发热体产生的热量全
部被水吸收，能将______kg的水从20°C升高到100°C(c =4.2×103J/
水
(kg·°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，观察U形管中液面高度差的目的是 ______ 。
(2)甲装置通电一段时间后， ______ (填“左”或“右”)侧容器中U形管中液面的
高度差大。可得到的结论是： ______ 。
(3)如果乙装置中R 发生了断路，保证通电时间相同，与其完好时相比，则左侧U形
3
管中液面的高度差将 ______ (填“变大”“变小”或“不变”)。
(4)利用甲装置还可以研究电压一定时，电流通过导体时产生热量与电阻的关系。可
将甲装置做如下改动：将接在B接线柱上的导线改接在A处，再取一根导线连接在
____ 两个接线柱之间即可。
5. (2020·山东临沂市·九年级二模)如图甲所示为灯泡和电动机的串联电路，电
源电压为5V，电流表示数为 0.3A，电动机线圈的电阻为0.5Ω，灯泡的I﹣U图象
如图乙所示。则此时灯泡的电阻为______Ω(计算结果保留到小数点后一位)；通电
1min电动机线圈放出的热量为______J。
6. 图甲是一种电热暖手宝，其主要参数如图乙所示，袋内通常用水来当吸热或放热
的物质，使用前要先给其通电加热，如果在额定电压下加热10min，暖手宝内水的
温度由原来的5℃上升至65℃，指示灯熄灭。[ ]
(1)袋内通常用水来当吸热或放热的物质，因为水的______；
(2)求在此加热过程中水吸收的热量是多少J？
(3)求此电热暖手宝的发热效率为多大？1. (2020·吉林省第二实验学校九年级其他模拟)在家庭电路中，有时导线长度不
够，需要把两根连接起来，而连接处往往比别处更容易发热，加速老化，甚至引起
火灾。这是因为导线连接的位置( )
A．电阻小 B．电阻大
C．电流小 D．功率小
2. （2022·陕西省）物理科技小组在课外制作活动中，把一废旧电饭锅改造成一
个由一根电热丝和两个开关组成 简的易电饭锅。接通电源，手动开关闭合，电热丝
工作，当锅内温度达到103℃时，手动开关自动断开，且无法自动闭合；接通电
源，温控开关在锅内温度低于60℃时自动闭合，电热丝工作，锅内温度高于85℃
时，温控开关自动断开。通过两个开关的通断，可实现加热和保温两种功能。根据
以上描述，下列判断正确的是（ ）。
A. 接通电源，闭合手动开关，电热丝才能开始工作；
B. 当手动开关自动断开时，简易电饭锅马上进入保温状态；
C. 锅内温度由103℃降至60℃过程中，电热丝不工作；
D. 简易电饭锅加热时的功率大于保温时的功率
3. (2020·山东烟台市·中考真题)如图甲所示，电源电压保持不变，电阻R＝
2
10Ω，闭合开关S，电压表V 、V 的指针偏转情况完全相同，如图乙所示。则下列
1 2
说法正确的是( )
A．电流表A的示数为0.6A
B．电阻R的阻值为10Ω
1
C．电阻R的电功率为9W
2
D．10s内电阻R产生的热量为36J
14. （2022·江西省）某商场有甲，乙两种容积相同的电热水壶，甲标有“220V
800W”的字样，乙标有“220V 1500W”的字样，若家庭电路的电压是220V，室内
插座的额定电流是5A，用该插座给电热水壶供电，从安全用电的角度考虑，应选购
______（选填“甲”或“乙”）电热水壶，选择的理由是______。
5. (2020·辽宁盘锦市·中考真题)如图所示的电路中，R的阻值为10Ω，闭合开
关，电流表指针正常偏转，则电源的右端是极；滑动变阻器的滑片向左移动，电流
表示数______(填“变大”、“变小”或“不变”)，当电流表示数为 0.2A时，通
电10s，R产生的热量是______J。
6. 如图所示，甲、乙两个完全相同的玻璃瓶内有阻值分别为 、 的电阻丝，瓶
中插入温度计a、b。
(1)利用此装置探究电流通过导体产生的热量与哪些因素有关时，在两瓶中加入质
量、初温相同的煤油，且电阻丝的阻值 ，闭合开关一段时间，可以通过观
察______情况，判断电阻丝产生热量的多少。此方案是探究______和______相同
时，电流通过电阻丝产生的热量与______大小的关系。
(2)在甲、乙两瓶内换用质量、初温相同的不同液体，且电阻丝的阻值 R ______R
甲 乙
(选填“相等”或“不等”)时，可以比较不同物质的吸热能力。若一段时间后，小
希观察到乙瓶内液体温度高一些，甲瓶内液体吸收的热量______乙瓶内液体吸收的
热量(假设甲、乙两瓶相同时间内散热相同)，甲、乙两瓶内液体的比热容关系是 c
甲
______c 。(以上两空均填“大于”“小于”或“等于”)
乙
7. (2020·广西贺州市·九年级一模)如图甲是小灯泡L的U-I图象，将此灯接入
图乙的电路中(电源电压不变)，闭合开关S 后，灯L的实际功率为2W；再闭合开关
1
S 后，电流表示数变化了0.2A，则电阻R的阻值是______Ω，此时1min内电路产
2
生的热量是______J。8. 一新款节能电炖锅如图甲，有关技术参数如表（设电炖锅不同挡位的电阻和加热
效率均不变）。
额定电压 电炖锅档位 额定功率/W
低温 200
200V 中温 400
高温 600
（1）求电炖锅在高温挡正常工作时的电流（计算结果保留一位小数）；
（2）在用电高峰期，关掉家里的其他用电器，只让处于中温挡状态的电炖锅工
作，观察到标有“1800r/（kW•h）”的电能表转盘在12ls内转了20圈，求此时的
实际电压；
（3）电炖锅正常工作时，用低温挡和高温挡分别给质量相同的冷水加热，待水
温达到50℃时开始计时，绘制的水温随时间变化的图象如图乙所示。结合所给信
息，通过计算，分析比较用高温挡还是用低温挡更节能。
