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《探究影響電熱的因素——焦耳定律》考點+訓(xùn)練

焦耳定律是繼電功、電功率后的一節(jié)內(nèi)容，是對電學(xué)的一個深入學(xué)習(xí)，通過焦耳定律的學(xué)習(xí)使電學(xué)和日常生活中電熱的利用和防止結(jié)合起來，體現(xiàn)了物理的實用價值，同時也為后面學(xué)習(xí)安安全用電奠定了基礎(chǔ)。焦耳定律是電學(xué)中重要的物理定律，它是能量守恒定律在電能和內(nèi)能轉(zhuǎn)換中的體現(xiàn)。

1.電流的熱效應(yīng)：電流通過導(dǎo)體時將電能轉(zhuǎn)化成內(nèi)能的現(xiàn)象。
2.探究過程：
（1）實驗裝置及原理：
實驗
裝置



原理 通過U型管液面高度大的變化來顯示產(chǎn)生熱量的多少 通過氣球膨脹程度的大小來顯示產(chǎn)生熱量的多少 通過煤油里溫度計示數(shù)升高的多少來顯示產(chǎn)生熱量的多少
（2）使用煤油的原因：煤油比熱容小，吸收相同熱量時溫度升高得多，現(xiàn)象明顯；煤油是絕緣體，不導(dǎo)電。
（3）探究方法：控制變量法、轉(zhuǎn)換法。
（4）設(shè)計實驗：
①探究“電熱與電阻關(guān)系”時，應(yīng)控制電流、通電時間相同，將阻值不同的兩電阻串聯(lián)，如圖：

②探究“電熱與電流關(guān)系”時，應(yīng)控制電阻、通電時間相同，可將相同阻值的兩電阻分別放在并聯(lián)電路的干路和支路上，如圖：

③探究“電熱與通電時間的關(guān)系”時，應(yīng)控制電流、電阻相同，觀察一個電阻電熱與通電時間的關(guān)系。
（5）結(jié)論:電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量跟電流的二次方成正比，跟導(dǎo)體的電阻成正比，跟通電時間成正比。數(shù)學(xué)表達(dá)式：Q=I2Rt。
（6）交流反思：
①被加熱物質(zhì)的種類、質(zhì)量、初溫均相同。
②多次測量的目的是避免偶然因素對實驗結(jié)論的影響，得到普遍規(guī)律。
③在實驗中發(fā)現(xiàn)U形管兩側(cè)液面高度不變，原因可能是電路存在斷路故障或U形管氣密性不好。
3.對公式Q=I2Rt的理解：
（1）各物理量對于同一個導(dǎo)體或同一段電路；
（2）該公式對于所有電路都是適用的；
（3）對于電飯鍋、電熱水器等電熱類用電器，它們在工作時把電能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，其所在的電路屬于純電阻電路，在這樣的電路中，由Q=I2Rt可以推導(dǎo)出：Q=UIt、 、Q=Pt，利用它們也可以計算電熱；在非純電阻電路中，電能只能部分轉(zhuǎn)化為內(nèi)能（如電路中含電動機等），電熱的計算只能用Q=I2Rt計算，計算消耗的電能只能用W=UIt，此類電路中歐姆定律不再成立，W-Q的數(shù)值就是轉(zhuǎn)化為其他形式的多少。
4.電熱的利用——電熱器
原理 電流的熱效應(yīng)
組成 主要組成部分——發(fā)熱體，發(fā)熱體是由電阻率大、熔點高的合金絲繞在絕緣體材料上做成的。
優(yōu)點 　①清潔衛(wèi)生；②熱效率高；③可以方便地控制和調(diào)節(jié)溫度
舉例 　電爐、電飯鍋、電熱毯等
5.電熱的防止：利用散熱窗、散熱片、風(fēng)扇等方法加快散熱。

一、中考題型分析：
焦耳定律是初中階段一個重要的電學(xué)電路，在中考中經(jīng)常考到，主要有選擇、填空、實驗和計算題型，由以實驗和計算為主，實驗主要考查實驗的設(shè)計、原理、實驗方法、器材的選擇、結(jié)論等，有時還會與探究物質(zhì)的比熱容相接合考查，難度中等，占5—6分左右；計算題主要考查電熱的計算，比較簡單，2—3分左右。
二、典例精析
★考點一：焦耳定律實驗：
◆典例一：（2019·樂山）如圖所示為探究“焦耳定律”的實驗裝置。兩個透明容器中密封著等量的空氣，U型管中液面高度的變化反映密閉空氣溫度的變化。將容器中的電阻絲R1、R2串聯(lián)在電路中，且R1
A．該實驗裝置用于探究“電壓和通電時間一定時，電熱與電阻的關(guān)系”
B．閉合開關(guān)后，通過R1的電流大于R2的電流
C．閉合開關(guān)后，甲管中液面上升比乙慢
D．閉合開關(guān)后，要使電流增大，應(yīng)將滑動變阻器滑片P向左移動
◆典例二：（2019·東營)如圖所示，物理實驗小組探究“電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生熱量的多少與什么因素有關(guān)”的實驗裝置。兩個透明容器中封閉著等量的空氣，且都有一段電阻絲。將透明容器與U形管相連，接入電路。

（1）組裝之前，U形管內(nèi)注入適量紅墨水，U形管__ __(填“屬于”或“不屬于”)連通器。
（2）圖甲是探究在通電時間和__ __相同的情況下，導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與__ __大小是否有關(guān)的裝置。
（3）實驗中通過觀察__ __的變化來反映密閉容器中空氣溫度的變化，在研究許多物理問題時都會用到這種方法，下列研究實例采用的研究方法與此相同的是_ __。
A．探究電流與電壓、電阻的關(guān)系 B．用鐵屑顯示磁體周圍磁場分布
C．研究光的傳播時，引入“光線” D．?dāng)U散現(xiàn)象表明分子在不停地做無規(guī)則運動
（4）如圖乙所示，電流表的示數(shù)為____A，在這種情況下，右側(cè)容器中定值電阻在10s內(nèi)產(chǎn)生的熱量是____J。
（5）某實驗小組發(fā)現(xiàn)通電一段時間后，其中一個U形管中的液面高度幾乎不變，發(fā)生此現(xiàn)象的原因可能是_ 。
★考點二：焦耳定律的應(yīng)用——電熱的計算：
◆典例一：（2019·長沙）如圖，兩個透明容器中密封著等量的空氣，U型管中液面高度的變化反映密閉空氣溫度的變化。兩容器中的電阻絲串聯(lián)起來接到電源兩端，小海用此電路來探究電流通過導(dǎo)體時產(chǎn)生的熱量跟什么因素有關(guān)。由圖可知，在電流大小和通電時間相等的情況下，電阻越大，這個電阻產(chǎn)生的熱量越　 　；若通過電阻的電流為0.5A，通電10s，阻值為10Ω的電阻產(chǎn)生的熱量是　 　J。

◆典例二：（2019·重慶A）如圖所示，電源電壓恒定，電阻R1為20Ω，R2為10Ω，閉合開關(guān)S，電流表A1、A2的示數(shù)分別為0.9A和0.6A。求：

（1）通過R1的電流；
（2）通電10秒電阻R2產(chǎn)生的電熱。

1、（2019·北京））下列用電器中，利用電流熱效應(yīng)工作的是（　　）
A．計算器 B．電熱水壺 C．收音機 D．電冰箱
2、（2019·自貢）把一個標(biāo)有“10V 3W”的小燈泡和定值電阻R串聯(lián)后接在電壓為12V的電源上(如圖所示),小燈泡恰能正常工作。該電路工作10s定值電阻產(chǎn)生的熱量是( )