【名师备课】人教版九下物理18.4《焦耳定律》教学设计与同步测试

《焦耳定律》教学设计
江苏南京29中致远校区　殷发金
一、教学目标

（一）知识与技能

1．能通过实例，认识电流的热效应。

2．能在实验的基础上得出电热的大小与电流、电阻和通电时间有关，知道焦耳定律。

3．会用焦耳定律进行计算，会利用焦耳定律解释生活中电热利用与防治。

（二）过程与方法

体验科学探究过程，了解控制变量的物理方法，提高实验探究能力和思维能力。

（三）情感态度和价值观

会解释生活中一些电热现象，通过学习电热的利用与防止，学会辩证地看待问题。

二、教学重难点

电热是指电流做功把电能转化为内能，电热的 ( http: / / www.21cnjy.com )大小与哪些因素这个实验从提出问题、猜想、设计实验、进行实验与收集证据、得出结论几个方进行研究。重点是研究电热与电流、电阻和通电时间的关系，实验中要采用控制变量的方法。研究电热与电阻关系时要控制电流和通电时间相同，设计出的电路要使用两个不同的电阻串联。研究电热与电流的关系的设计是一个难点，电阻相同改变电流，可以利用并联分电流的思想，也可以两个电路来完成。

焦耳定律研究的是把电能转化为内能的多少，它 ( http: / / www.21cnjy.com )与电功有联系也有区别。电功是指电流做功，可以把电能转化为各种形式能，而电热只是电功的一部分。只有在纯电阻电路中，这两个量才相等。

重点：通过实验研究电热与电流、电阻和通电时间的关系，并确定研究方法及实验操作中各个环节应注意的问题。

难点：对焦耳定律的理解及焦耳定律在实际生活中的应用。

三、教学策略

电流做功的过程就是把电能转化为其它形式能的 ( http: / / www.21cnjy.com )过程，不同的用电器转化成不同形式的能量。本节研究的是把电能转化为内能多少，生活中的用电器工作时都伴有热的现象，用此引入电流的热效应，从电炉丝与连接的导线入手，提出问题，学生也比较容易猜到电阻是影响电热的因素之一。在设计实验研究电热与电流、电阻和通电时间关系时，要利用到控制变量的方法。研究电热与电阻的关系要比研究电热与电流关系思维难度上略低一些，体现了从简入难的层次性。设计实验时结合了电路的特点，利用串联电路使两电阻的电流相等，利用分电压的方法使两电阻的电流不相等。

电热与电功的联系与区别，可 ( http: / / www.21cnjy.com )以通过公式推导的方法得出在纯电阻电路中Q=W，在非纯电阻电路中，电热只是电功的一部分。也可以从能量转化的角度来比较电热与电功，电热是指把电能转化为内能，而电功是把电能转化为其它形式的能，电热只是电功的一部分。

四、教学资源准备

校园局域网、多媒体课件整合网络、家庭电 ( http: / / www.21cnjy.com )路演示板（含电能表）、功率不同的用电器（如热得快和白炽灯）、电源、开关、导线、规格已知的小灯泡、滑动变阻器等。

五、教学过程

教学环节 教师活动 学生活动 设计意图
复习提问（2分钟） 1．电功的大小与哪些因素有关？如何计算？ 2．能说出一些用电器工作时能量的转化情况？ 学生按要求回忆，回答。 为本节课作知识上的铺垫。
创设情景引入新课（3分钟） 电流在电路中做功，可以将电能转化为其它形式的能，如电动机、电灯发光、电视机工作……。 当这些用电器工作一段时间后，我们触摸它们的有关部位，会有什么感觉？这是什么原因？ 学生说出常见用电器工作过程中能量的转化。 电流通过导体时电能转化成内能。 创造课堂情景，激发学生的兴趣和求知欲。 联系实际，引入新课。
新课教学（28分钟） 电流的热效应 投影：电饭锅、取暖器、油灯、电炉丝、电铬铁…… 这些用电器工作时有什么共同特点？ 导线和电炉丝串联，为什么电炉丝热得发红而导线并不很热？说明什么？ 一、提出问题 电流通过导体时产生热量的多少跟什么因素有关？ 二、猜想与假设 提示：电热是电流通过电阻时产生的热量，电路中有电压不一定有电流，所以电压对电流通过电阻产生热量的多少没有影响。（排除电压这个物理量） 电流通过导体产生热量的多少与________________有关。 你能结合实例说出这三个因素对电热的影响吗？ 三、设计实验 要研究电流通过电阻产生热量与电阻的关系，如何设计实验？如何比较产生热量的多少？ 四、进行实验 展示实验装置1 观察本实验装置，思考： 1．本装置可以用于研究电热与哪个因素的关系？ 2．两电阻为什么要串联？ 3．如何比较电流通过电阻放出热量？ 4．设计实验数据记录表格 电路接通，进行实验，观察U形管中液柱的上升情况，把实验结果填入表格中。 分析实验数据，可以得到什么结论？ 展示装置2 1．本装置可以用于研究电热与哪个因素的关系？ 2．右边电阻丝上为什么要再并联一根电阻丝？ 3．如何比较电流通过电阻放出热量？ 4．设计实验数据记录表格 电路接通，进行实验，观察U形管中液柱的上升情况，把实验结果填入表格中。 分析实验数据，可以得到什么结论？ 对于某一个电阻，在电流一定时，通电 ( http: / / www.21cnjy.com )时间越长，电流通过电阻产生热量越多。这个结论可以通过刚才的实验中看出来，某一根电阻丝通电时间越长，液柱上升越高，说明放出热量越多。 五、分析论证，得出结论 对以上两个实验进行总结，电流通过电阻产生热量多少与电流、电阻和通电时间。 学生总结： 这些用电器工作时都是把电能转化成内能。 （得出电流的热效应的概念） 电热的大小可能与导体的电阻有关。 学生结合生活实际进行猜想: 电流、电压、电阻、通电时间…… 学生举例证明猜想的合理性。 学生讨论： 实验时要控制电路中的电流相等，改变电阻，比较在相同时间内放出热量的多少。 可以通过加热相同物体，比较物体吸热升温的多少 学生观察实验装置讨论得出： 1．本装置研究电热与电阻的关系。 2．电阻串联，可以使流过两根电阻丝的电流和通电时间相同。 3．通过左右两管液面的高度差来比较，液柱上升的越高，放出热量越多。 电流I/A R1 R2 电阻/Ω510 产生热量（多/少） 4．实验数据表格 学生根据实验数据，得出结论：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。 学生观察实验装置讨论得出： 1．本装置研究电热与电流的关系。 2．使右边容器中的电阻丝中的电流与左边容器中的电阻丝不等（左边电流大于右边电流）。 3．通过左右两管液面的高度差来比较，液柱上升的越高，放出热量越多。 4．实验数据表格 电阻R/Ω R1R2电流I/A 产生热量（多/少） 学生根据实验数据，得出结论：在电阻和通电时间相同时，电流越大，电流通过电阻产生的热量越多。 学生总结以上两个实验： 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。 培养学生总结问题的能力。 由生活现象培养学生发现问题并提出问题的能力。 培养学生合理猜想，并分析猜想的合理性。学会排除不合理猜想。 培养学生利用控制变量的方法来设计实验。 通过分析实验装置的合理性来培养学生的设计实验的能力。 培养学生利用转换的方法把不易观察的量转换为易观察的现象。 学会设计实验数据记录表格 会根据实验数据得出结论，利用控制变量的方法准确的描述出结论。 培养学生设计数据记录表格、分析实验、总结实验、描述实验结论的能力。 培养学生对实验数据综合分析能力。
焦耳定律 介绍科学家焦耳。 英国科学家做了大量实验于1840年最先精确地确定了电流产生的热量跟电流、电阻和通电时间的关系，即焦耳定律。 电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成正比，跟电阻成正比，跟通电时间成正比。 如果热量用Q表示，电流用I表示，电阻用R表示，时间用t表示，则焦耳定律为Q=I2Rt。 例题：一电热水器电阻丝的阻值为48．4Ω，正常工作时的电流为4．55A，工作10min放出的热量为多少J ？ 练习：一取暖器接在家庭电路中，正常工作时的电流为6．8A，工作10min放出的热量是多少？ 了解焦耳在电热上的成就 学生了解焦耳定律的内容，记住公式。 学生快速的计算本题中的电热。 Q=I2Rt=（4．55A）2×48．4Ω×600s=6×105J 学生结合欧姆定律进行计算 Q=I2Rt=（6．8A）2×32．3Ω×600s=9×105J 培养学生的人文精神、学习科学家的实事求是的精神。 利用焦耳定律进行简单计算，培养学生利用公式解决实际问题的能力，进一步熟悉公式。 培养学生利用物理知识解决实际问题的能力。
电功与电热 上题中已知电压、电流和通电时间，可以计算出取暖器消耗的电能，那么取暖器消耗的电能与电热之间有什么关系呢？通过计算我们发现电流做功与产生的电热是相等，那么用电器在工作时，电功与电热间有什么关系呢？ 当电流做的功全部转化为内能时： 由于 W=UIt，U=IR Q=W=I2Rt 电吹风工作时，消耗了1000J的电能，电流在电阻线上产生热量等于1000J吗？ 电功与电热的联系与区别 1．纯电阻电路中W=Q 2．非纯电阻电路中W>Q 电热Q=I2Rt 其它形式的能W Q 学生计算电流做的电功（电能） W=UIt=220V×6．8A×600s=9×105J 学生讨论： 在前面的计算过程中利用了欧姆定律，它只能用在纯电阻电路中，用电器工作时把电能全部转化为内能。 不是的，电吹风工作时把电能转化为内能，还有一部分转化为动能。它不是一个纯电阻。电功大于电热。 加强知识的联系，培养学生系统学习的能力。 培养利用物理知识解决实际问题能力。 培养学生合作学习的能力、团队精神和交往能力。
利用焦耳定律解释现象 讨论：电 ( http: / / www.21cnjy.com )炉通过导线接到电路中，导线和电炉丝串联，为什么电炉丝热得发红而导线并不很热？ 想想议议：额定电压相同的灯泡，额定功率越大，电阻越小，正常工作时单位时间内产生的热量越多。可是按照焦耳定律，电阻越大，单位时间内产生的热量越多。二者似乎有矛盾，这是怎么回事？ 学生讨论： 电线与电炉丝串联，电流相等， ( http: / / www.21cnjy.com )根据焦耳定律，导线的电阻比电炉丝小的多，相同时间内放出热量也少。 学生讨论 这两种情况下有不同的变量，前者是在电压一定时，电阻越小，电流越大，电热与电流是平方的关系，所以电流对电热影响较大。后者的前提是在电流一定时，电阻越大，电热越多。 培养学生知识应用能力，合作学习的能力、团队精神和交往能力。 利用控制变量的方法来分析问题。通过辨析加强对焦耳定律的理解。
电热的利用和防止 展示常见一些用电器（电熨斗 ( http: / / www.21cnjy.com )、电视机散热孔、取暖器、电饭锅、电脑主板风扇、笔记本散热孔、电动机外壳……），给这些用电器进行分类，哪些是利用电热、哪些是防止电热造成危害的。 电热在实际中有利用也有防止的。我们要利用辩证的态度来对待电热。 分成两类 利用电热的有：电熨斗、取暖器、电饭锅等。 防止电热的有：电视机散热孔、电脑主板风扇、笔记本散热孔、电动机外壳等 利用分类的方法来培养学生利用辩证的态度来看待问题
总结（5分钟） 回忆本节课内容 1．电流的热效应与哪些因素有关？ 2．焦耳定律 3．电功与电热的关系 4．电热的利用 防止 梳理本节课知识内容，学生根据问题逐个回忆本节课的内容，形成一个知识体系。 利用问题引领的方法培养学生总结归纳的能力
布置作业 1．课后“动手动脑学物理”第1、2、3题 2．调查生活中还有哪些是利用电热，哪些是防止电热的措施。 学生按要求完成作业，对生活实际开展力所能及的调查。 巩固本课学习内容，同时增加课外调查的作业，使物理走向社会、走向生活。

《焦耳定律》同步测试
江苏无锡市东林中学　王伟彬
一、选择题

1．关于电热的利用，下列说法中错误的是（　　）

A．电热对我们来说总是有利的

B．电视机、收音机上开小孔是为了散热

C．电饭锅是利用电流热效应来工作的

D．梅雨季节可用电热给电视机驱潮

答案：A

解析：电流做功放出热量， ( http: / / www.21cnjy.com )这是电流的热效应，主要是把电能转化为内能。在实际生活中我们有利用电热的地方，也有防止电热造成危害。如本题中C、D选项中是利用电热加热物体，是对我们有利的方面；但B选项中用电器的散热孔就是为了散热，防止用电器温度过高造成危害。本题体现了利用辩证的态度对待事物的思想。

2．一台“220V 60W”的电风扇 ( http: / / www.21cnjy.com )、一盏“36V 60W”的白炽灯和一只“110V 60W”的电热器各自在额定电压下工作，比较它们相同通电时间内产生的热量是( )

A．电风扇最多 B．电热器最多 C．白炽灯最多 D．三者一样多

答案：B

解析：电流做功的过程是把电能转化为其他 ( http: / / www.21cnjy.com )形式能的过程，不同的用电器电能转化的结果不一定相同。电风扇主要是把电能转化为机械能，少量的转化为热能；电热器把消耗的电能全部转化为热能；白炽灯把电能转化为光能和热能。它们的额定功率相同，正常工作相同时间，消耗的电能相同，所以电热器产生的热量最多。

3．电炉丝通电后热得发红，而跟电炉丝连接的铜导线却不怎么热，这是因为（ ）

A．通过电炉丝的电流比通过铜导线的电流大

B．铜导线的电阻小，因而产生的热量少，而电炉丝电阻大，产生的热量多

C．铜导线有绝缘层，所以不怎么热

D．铜导线比电炉传热快，所以不容易热

答案：B

解析：根据题意，电炉的电阻丝和连接 ( http: / / www.21cnjy.com )的铜导线是串联的，通过它们的电流是相等的，而电炉丝电阻要比铜导线的电阻大得多，根据焦耳定律Q=I2Rt，因此在相等的时间内电炉丝放出的热量比铜导线大得多。

4．下面实验是研究电热与电流关系的是（ ）

A．把两段不同的电热丝串联后，分别放在质量和初温均相同的煤油瓶中，通电后，比较油瓶中的煤油上升的温度

B．把两根相同的电热丝放在质量和初温相同的煤油中，通过相同的电流，通电时间不同，比较煤油瓶中的煤油上升的温度

C．把两根相同的电热丝放在质量和初温相同的煤油瓶中，分别通过不同的电流，通电时间相同，比较煤油瓶中的煤油上升的温度

D．把两根不同的电热丝并联，分别放在质量和初温相同的煤油瓶中，通电时间相同，比较煤油瓶中的煤油上升的温度

答案：C

解析：控制变量是一个重要的物理方法，在研 ( http: / / www.21cnjy.com )究多个物理量，要控制其它量相同，改变其中一个，观察它对实验结果的影响。由焦耳定律可知，电热与电流、电阻和通电时间都有关，要研究电热与电流的关系，要控制电流和通电时间相同。所以要选择两根阻值相同的电阻丝，通电时间相同，但电流不能相同。电流做功放热的多少无法直接看出，我们通过加热物体，在研究时比较煤油温度升高的多少来比较放出热量的多少。

5．（2013乐山）下列关于如图1所示实验的说法中错误的是（　　）


图1

A．该实验研究的是电流的热效应

B．实验中采用了控制变量法

C．观察实验现象可知：在其它条件相同时，电阻越大，电流做功放出的热量越少

D．实验中是通过观察温度计示数的高低来判断电流通过导体时产生热量的多少

答案：C

解析：当电流通过时，导体会发热，这是 ( http: / / www.21cnjy.com )电流的热效应，本题的实验是研究电流做功放出热量多少的，即电流的热效应。根据焦耳定律，电流做功放出热量的多少与电流、电阻和通电时间有关，在研究它们的关系时要用到控制变量法，每一次只改变其中的某一个因素，而控制其余几个因素不变，本题中两根电阻丝串联，它们的电流和通电时间相等，电阻越大，电流做功放出的热量越多。在比较电流做功放出热量的多少时，利用了转换法。物理学中对于一些看不见摸不着的现象或不易直接测量的物理量，通常用一些非常直观的现象去认识或用易测量的物理量间接测量，本题中把看不见的电流做功放出热量转换成了液体温度升高的多少。

6．小明家新买一规格为“800W”的电 ( http: / / www.21cnjy.com )热水壶，他经过几次使用后发现：晚饭后烧开一壶水总比早晨烧开一壶水所用的时间长，你认为主要原因是（ ）

A．晚间电热水壶两端的电压低于早晨电热水壶两端的电压

B．晚间大气压升高，水的沸点升高，需要的热量比早晨多

C．晚间环境温度比早晨的温度偏低

D．晚间烧水时热量散失比早晨多

答案：A

解析：烧开同一壶水，所需要的热量是一定的，即电热丝放出的热量是一定的，并且同一电水壶在工作时，电阻可以认为是不变的。接在家庭电路中不同时间段时，要考虑到电压的变化。晚间用电高峰时，电网电压会降低，而早晨时用电较少，电网电压较高，所以根据可以判断出Q、R一定时，U越高，t越小。

7．在电学中有这样一个问题：电 ( http: / / www.21cnjy.com )炉丝通过导线接到电路里，电炉丝和导线通过的电流相同。为什么电炉丝热得发红，而导线却几乎不发热？对此同学甲这样解释：因为导线电阻很小，电炉丝电阻很大，根据焦耳定律，Q=I2Rt，电流相同，时间相同，热量与导体电阻成正比。同学乙解释为：因为导线电阻很小，电炉丝电阻很大，所以电炉丝两端电压比导线两端电压大得多，电流通过导体产生的热量Q=W=UIt，根据该式，在I、t相同时，热量与导体两端电压成正比。对于同学甲和同学乙的解释，下列观点正确的是（　　）

A．同学甲和同学乙的解释都不正确

B．同学甲和同学乙的解释都正确

C．同学甲的解释正确，同学乙的解释不正确

D．同学甲的解释不正确，同学乙的解释正确

答案：B

解析：根据焦耳定律Q=I2Rt，电流产 ( http: / / www.21cnjy.com )生热量的多少与电流、电阻和通电时间有关，在电流相同时，电阻越大，电流产生的热量越多，所以甲同学的解释是正确的。在电能全部转化为热能的情况下，W=Q，也可以用电流做功的多少Q=W=UIt进行判断，因为电炉丝与导线是串联的，所以电流相等，电炉丝的电阻比导线的电阻大的多，根据欧姆定律，电炉丝两端的电压也比导线两端电压大的多，所以相同时间内，电炉丝产生的热量也比导线大的多，乙同学的解释也是正确的。乙同学在本题的解释中是正确的，但用电器工作时把电能没有全部转化为内能时，他的解释就不正确了，因为在这样的电路中，电流做功就不等于产生的热量。

8．小明家的电热毯内的电阻丝断了，他爸爸把断了的电阻丝搭在一起，电热毯仍能使用，但不久又会在搭接处烧断．会在搭接处烧断的原因是（　　）

A．电阻丝上搭接处电阻较小，造成局部过热

B．电阻丝上搭接处电阻较大，造成局部过热

C．电阻丝上搭接处电流比其它处电流小，造成局部过热

D．电阻丝上搭接处电流比其它处电流大，造成局部过热

答案：B

解析：这是利用焦耳定律来解释生活实际的问题 ( http: / / www.21cnjy.com )。电热毯搭接处再次被烧断，说明在搭接入一定时间内放出热量多，根据欧姆定律Q=I2Rt可知，在电流和通电时间相同时，搭接处电阻变大才会导致这种情况出现。将电阻丝的两个断头接上后，接头处是两根导线相切，由于接触的部位很少，很细，电阻就较大，在电流、通电时间相同的情况下，电阻大电阻越大，产生的热量越多，温度越高，因此搭接头处容易被烧断。

9．白炽灯泡的灯丝常在开灯的瞬间烧断，其原因是在开灯的瞬间（ ）

A．灯泡上的电压特别大，因而电流也很大

B．灯丝的电阻比较小，因而电流很大

C．灯丝的电阻特别大，产生的热量特别大

D．灯丝低温时比较脆

答案：B

解析：灯丝被烧断是因为灯丝的 ( http: / / www.21cnjy.com )温度瞬间过高导致的。在刚开灯时，灯丝处于冷态，灯丝电阻较小，在电压一定时，流过灯的电流较大，在短时间内电流在灯丝上做功放出热量较多，灯丝温度上升较快，有可能超过灯丝的熔点而烧断。当工作一段时间后，灯丝的温度与外界温度基本趋于平衡。灯丝的电阻与温度有很大的关系，白炽灯正常发光时的电阻是不通电时电阻的10倍以上，刚通电的瞬间其电流是正常工作后电流的10倍以上，所以短时间内放出的热量非常多。

10．阻值为R的电阻丝，接到电源上6分钟烧开一壶水，现在用两根同样的电热丝串联起来，烧同样一壶水，需要的时间是（不考虑热损失）( )

A．12分钟 B．4分钟 C．8分钟 D．6分钟

答案：A

解析：一壶水烧开，需要吸收的热量几乎是相等的，并且电阻丝通电后，把电能全部转化成了内能，即Q=W。两种情况下电热丝两端的电压相等，焦耳定律结合欧姆定律变化可以得到：，电阻丝串联后，总电阻变为一根的2倍，在电压和放出相同热量时，需要的时间也为原来的2倍。

11．把一台电动机接入电压为220V的电路中，通过电动机的电流为5A，电动机线圈的电阻为2Ω，1min通过线圈的电流产生的热量为（　　）

A．1452000J B．3000J C．66000J D．50J

答案：B

解析：本题主要考查了电功与电热的区别， ( http: / / www.21cnjy.com )只有当电流做功全部转化为产生的热量时，电功才等于电热，否则不等。本题中电动机工作时把电能转化为动能和内能，电功不等于电热。电动机消耗的电能可以利用W=UIt进行计算，电流产生的热量可以利用焦耳定律Q=I2Rt进行计算。

消耗的电能为：W=UIt=220V×5A×60s=66000J

电流产生的热量为：Q=I2Rt=（5A）2×2Ω×60s=3000J

本题还可以求出输出的机械能，它等于消耗的电能与电流产生的热量的差值。

二、填空题

12．由于电流的_____________效应，当电流通过电阻时会产生热量。一根60Ω的电阻丝接在36V的电源上，通过电阻丝的电流为_________A，在10min内产生的热量为________________J。

答案：热效应 0．6A 1．296×104J

解析：导体有电阻存在，所以有电流通过时就会产生热量，这是电流的热效应。当电流做功全部转化为内能的时候，可以利用Q=W=UIt计算放出热量。

13．额定功率为1000W的电热水壶正常 ( http: / / www.21cnjy.com )时，将质量为1．5kg的水从20℃加热至100℃，耗时10min，则水要吸收 J的热量，水壶消耗电能为___________J，该水壶的效率为 。

答案：5．04×105J 6×105J 84%

解析：电流做功放出热量给水吸收，水吸热可以利用Q=cmΔt来计算；本题中电流做的功全部转化为内能，所以电功等于电热，即Q=W=Pt。

Q=cmΔt=4．2×103J/(kg·℃)×1．5kg×(100℃-20℃)=5．04×105J

W=Q=Pt=1000W×600s=6×105J


14．如果给串联的节日彩灯电路中串联入一个跳 ( http: / / www.21cnjy.com )泡，它会使电路不断的通、断，使整串彩灯一会儿亮，一会儿灭，一闪一闪的，十分好看。跳泡的结构如图2所示：在常温下，中间竖立的双金属片和旁边的倒L形引线挨在一起，如图甲所示；通电后，电流经双金属片通入灯丝，使跳泡发光。由于跳泡内的灯丝发光，双金属片受热变弯，离开原来的位置，使电路切断，如图乙所示；没有电流通过，双金属片冷却恢复原来形状，又使电畔接通。现有一串这样的节日彩灯接在电源上（电源电压一定），忽然其中几只彩灯熄灭了，其余彩灯虽仍然一亮一灭的发光，但闪光的频率却比原来快了。（1）那几只熄灭的彩灯不亮的原因是________________________；（2）其余彩灯闪光频率加快的原因是________________。

图2

答案：（1）熄灭的彩灯发生短路；（2 ( http: / / www.21cnjy.com )）几只彩灯由于短路而熄灭，使整串彩灯的总电阻变小，电路中电流变大，跳泡发热加快，使双金属片达到切断电路的温度的时间变短。

解析：因彩灯为串联，因其余灯泡仍然发光 ( http: / / www.21cnjy.com )，由串联电路的特点可知电路仍保持导通状态，则可知彩灯不亮的原因只能是灯泡发生了短路。如果发生断路，则整个彩灯都不亮。彩灯闪光的原因是因为跳泡的作用，它在此电路中相当于开关。几只彩灯由于短路而熄灭，使整串彩灯的总电阻变小，电源电压不变，根据欧姆定律，电路中电流变大，流过跳泡的电流变大。根据焦耳定律Q=I2Rt，跳泡的灯丝能在较短的时间内发热，使双金属片达到切断电路的温度，跳泡接通和切断电路的频率加快。

三、解答题

15．电熨斗往往采用如图3所示的电路来保温：

（1）电熨斗正常使用时开关S应断开还是闭合？

（2）如果熨斗的电阻丝R的额定功率为40 ( http: / / www.21cnjy.com )0W，灯L标有“PZ220-100”，则当电熨斗处于保温状态时电阻丝R的实际功率是多大？此时整个电路的功率是多大？此时电路总功率比电熨斗正常发热时的功率少了多少？（不考虑温度对灯丝电阻的影响）


图3

答案：（1）S闭合 （2）

解析：本题中的电熨斗的电热丝与灯泡 ( http: / / www.21cnjy.com )是串联的，当开关S闭合时，灯被开关短路。电熨斗是利用了电流的热效应，正常工作时要使电熨斗温度达到较高，相同时间内要电流要产生较多的热量，根据焦耳定可知，电路中电流要较大，只有把开关S闭合，把灯泡短路，电路总电阻变小，电流变大。当开关S断开时，灯与电阻丝串联，电阻较大，电路中电流较小，电路总功率也变小，处于保温状态，可以节约能源。

灯泡的电阻：

电阻丝的电阻：

当电熨斗处于保温状态时

电路中的电流为：

电阻丝R的实际功率PR实=UI=I2RR=（0．364A）2×121Ω=15W

电路总功率为：P=UI=220V×0．364A=80W

此时电路的总功率比电熨斗正常发热时的功率少了320W

16．（2013年玉林防城港）如图4 ( http: / / www.21cnjy.com )所示是一台电热水器铭牌上的部分信息。请根据铭牌提供的信息解答下列问题：[c水=4．2×103J/(kg ℃)]

（1）若给该电热水器装满水进行加热，使水的温度从22℃升高到62℃，求水吸收的热量。

（2）如果电热水器正常工作时，所产生的热量有80%被水吸收，则上一问题中给水加热的时间是多少？

（3）当电热水器通电后水温达到最高时，为什么与电热水器连接的铜导线却不怎么热？

图4

答案：（1）1．68×106J；（2） ( http: / / www.21cnjy.com )1050s；（3）导线与电热丝是串联的，电流相等，但铜导线的电阻很小，根据焦耳定律，在相同时间内产生的热量比电热丝少的多。

解析：电热水器就是利用了电流的热效应，把电能转化为内能。但电流产生的热量不可能被水全部吸收，本题中水吸收的热量只占电流产生热量的80%，即。

水的质量为：m=ρV=1×103kg/m3×10×10-3m3=10kg

水吸收的热量为：Q吸=cmΔt=4．2×103J/(kg·℃)×10kg×(62℃-22℃)=1．68×106J

电流产生的热量为：

由Q=W=Pt得到加热时间为