17.3 焦耳定律
@基础分点训练
知识点1 电流的热效应
1.下列用电器中利用电流热效应工作的是（ D ）
A.电冰箱 B.电视机
C.电风扇 D.电饭锅
2.小明用如图所示的装置探究电流通过导体产生的热量的多少跟什么因素有关，甲、乙两图的密闭容器中都装有等量的空气.
（1）实验中通过观察两个U形管中 液面高度差 的变化来比较电流通过导体产生的热量的多少.
（2）图甲装置可用来研究电流通过导体产生的热量的多少与 电阻大小 的关系.
（3）通电一段时间，发现图乙中左边U形管两侧液面高度差的变化比右边明显，这表明：在电阻和通电时间相同的情况下，通过导体的 电流 越大，产生的热量越多.
（4）该实验用到了 控制变量 法和 转换 法.
知识点2 焦耳定律
3.一根40 Ω的电阻丝两端电压为20 V时，通电1 min产生的热量是（ B ）
A.800 J B.600 J
C.120 J D.30 J
4.有两个电阻，R1＝6 Ω，R2＝8 Ω，若将它们串联在电路中，它们在相同时间内产生的热量Q1∶Q2＝ 3∶4 ；当把它们并联在某一电路中时，它们在相同时间内产生的热量之比Q1'∶Q2'＝ 4∶3 .
5.【一题多解】某电炉上标有“220 V 1 000 W”的字样，把它接在220 V的电路中.求该电炉正常工作1 h产生多少热量？
解：方法1：由题知，电炉的额定电压为220 V，额定功率为1 000 W，电炉正常工作1 h产生的热量：
Q＝W＝Pt＝1 000 W×3 600 s＝3.6×106 J；
方法2：由P＝UI可得电炉丝的电流：
I＝＝＝ A；
由P＝可得电炉丝的电阻：
R＝＝＝48.4 Ω.
则电炉正常工作1 h产生的热量：Q＝I2Rt＝（ A）2×48.4 Ω×3 600 s＝3.6×106 J
知识点3 电热的利用和防止
6.下列事例，属于防止电流热效应产生危害的是（ D ）
A.养鸡场使用电热孵化器孵小鸡
B.家里使用电热水壶烧水
C.小明妈妈用电熨斗熨衣服
D.电脑温度过高时，风扇会及时启动，给电脑降温
7.将规格都是“220 V 180 W”的一台电冰箱、一台电风扇和一床电热毯，分别接入同一家庭电路中，若通电时间相同，则下列说法正确的是（ C ）
A.电冰箱产生的热量最多
B.电风扇产生的热量最多
C.电热毯产生的热量最多
D.三者产生的热量一样多
@能力提升训练
8.如图所示，电炉中的电阻丝通电一段时间后变得很烫，而连接电炉的导线却不怎么热，主要是因为（ D ）
A.导线的绝缘皮隔热
B.导线散热比电阻丝快
C.通过导线的电流小于通过电阻丝的电流
D.导线的电阻远小于电阻丝的电阻，导线上产生的热量较少
9.用一电热壶烧水，不考虑能量损失，当把它接入220 V的电源上时，4 min可将一壶水烧开，若将该壶接在110 V电源上时，烧开同样一壶水所用的时间为（ B ）
A.8 min B.16 min
C.32 min D.64 min
10.如图所示，甲、乙两个透明容器中密封着等量的空气，U形管中液面高度的变化反映密闭空气温度的变化.现用该装置探究电热与电流的关系，则乙容器中的电阻丝R2＝ 5 Ω，通电一定时间，观察到 甲 （选填“甲”或“乙”）容器U形管的液面高度差较大，且R1与R2产生的热量之比为 4∶1 .
第10题图
11.如图所示，电源电压U＝6 V且保持不变，R1＝10 Ω.当开关S断开时，R1和R2在1 min中内产生的热量之比为1∶2.当开关S闭合时，整个电路1 min产生的电热为 108 J.
第11题图
12.一电动机正常工作时线圈两端电压为380 V，线圈的电阻为2 Ω，线圈中的电流为10 A，则这台电动机正常工作1 s消耗的电能为 3 800 J，产生的热量为 200 J，转化为机械能的能量是 3 600 J.
13.市面上售卖的插线板按照工作的最大功率主要分为两类，分别为4 000 W和2 500 W.不同功率的插线板与其相配的电源线也不同，两类插线板的铜芯电源线在长度相同的情况下，4 000 W插线板电源线还要考虑哪一物理量对电阻的影响才能保证用电安全？请利用焦耳定律说明原因.（注：如图所示是4 000 W插线板）
答：为了保证用电安全，4 000 W插线板的电源线在长度相同的情况下，必须考虑横截面积对电阻的影响.选择横截面积较大的电源线以减小电阻，由Q＝I2Rt可知，对于4 000 W插线板，由于功率校大，通过电源线的电流也会较大.若电源线横截面积过小，电阻会增大，导致在相同时间内产生的热量增多，可能引发火灾等安全隐患.
14.如图所示电路，电源电压保持不变，灯泡L上标有“6 V 0.2 A”的字样.闭合开关S，灯泡正常发光，此时电流表的示数为1 A，设灯丝电阻不变，求：
（1）灯泡正常发光时的电阻；
（2）通过定值电阻R的电流I；
（3）通电10 s后定值电阻R产生的热量.
解：（1）由I＝可知，灯泡正常发光时的电阻：RL＝＝＝30 Ω；
（2）由电路图知，闭合开关，灯泡和电阻并联在电路中，电流表测干路的电流，此时灯泡正常发光，通过灯泡的电流IL＝0.2 A，
根据并联电路的电流特点可知，通过定值电阻R的电流：
I＝I总－IL＝1 A－0.2 A＝0.8 A；
（3）根据并联电路的电压特点可知，电阻R两端的电压：UR＝UL＝6 V，
通电10 s后定值电阻R产生的热量：
Q＝I2Rt＝URIt＝6 V×0.8 A×10 s＝48 J.17.3 焦耳定律
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知识点1 电流的热效应
1.下列用电器中利用电流热效应工作的是（ ）
A.电冰箱 B.电视机
C.电风扇 D.电饭锅
2.小明用如图所示的装置探究电流通过导体产生的热量的多少跟什么因素有关，甲、乙两图的密闭容器中都装有等量的空气.
（1）实验中通过观察两个U形管中 的变化来比较电流通过导体产生的热量的多少.
（2）图甲装置可用来研究电流通过导体产生的热量的多少与 的关系.
（3）通电一段时间，发现图乙中左边U形管两侧液面高度差的变化比右边明显，这表明：在电阻和通电时间相同的情况下，通过导体的 越大，产生的热量越多.
（4）该实验用到了 法和 法.
知识点2 焦耳定律
3.一根40 Ω的电阻丝两端电压为20 V时，通电1 min产生的热量是（ ）
A.800 J B.600 J
C.120 J D.30 J
4.有两个电阻，R1＝6 Ω，R2＝8 Ω，若将它们串联在电路中，它们在相同时间内产生的热量Q1∶Q2＝ ；当把它们并联在某一电路中时，它们在相同时间内产生的热量之比Q1'∶Q2'＝ .
5.【一题多解】某电炉上标有“220 V 1 000 W”的字样，把它接在220 V的电路中.求该电炉正常工作1 h产生多少热量？
知识点3 电热的利用和防止
6.下列事例，属于防止电流热效应产生危害的是（ ）
A.养鸡场使用电热孵化器孵小鸡
B.家里使用电热水壶烧水
C.小明妈妈用电熨斗熨衣服
D.电脑温度过高时，风扇会及时启动，给电脑降温
7.将规格都是“220 V 180 W”的一台电冰箱、一台电风扇和一床电热毯，分别接入同一家庭电路中，若通电时间相同，则下列说法正确的是（ ）
A.电冰箱产生的热量最多
B.电风扇产生的热量最多
C.电热毯产生的热量最多
D.三者产生的热量一样多
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8.如图所示，电炉中的电阻丝通电一段时间后变得很烫，而连接电炉的导线却不怎么热，主要是因为（ ）
A.导线的绝缘皮隔热
B.导线散热比电阻丝快
C.通过导线的电流小于通过电阻丝的电流
D.导线的电阻远小于电阻丝的电阻，导线上产生的热量较少
9.用一电热壶烧水，不考虑能量损失，当把它接入220 V的电源上时，4 min可将一壶水烧开，若将该壶接在110 V电源上时，烧开同样一壶水所用的时间为（ ）
A.8 min B.16 min
C.32 min D.64 min
10.如图所示，甲、乙两个透明容器中密封着等量的空气，U形管中液面高度的变化反映密闭空气温度的变化.现用该装置探究电热与电流的关系，则乙容器中的电阻丝R2＝ Ω，通电一定时间，观察到 （选填“甲”或“乙”）容器U形管的液面高度差较大，且R1与R2产生的热量之比为 .
第10题图
11.如图所示，电源电压U＝6 V且保持不变，R1＝10 Ω.当开关S断开时，R1和R2在1 min中内产生的热量之比为1∶2.当开关S闭合时，整个电路1 min产生的电热为 J.
第11题图
12.一电动机正常工作时线圈两端电压为380 V，线圈的电阻为2 Ω，线圈中的电流为10 A，则这台电动机正常工作1 s消耗的电能为 J，产生的热量为 J，转化为机械能的能量是 J.
13.市面上售卖的插线板按照工作的最大功率主要分为两类，分别为4 000 W和2 500 W.不同功率的插线板与其相配的电源线也不同，两类插线板的铜芯电源线在长度相同的情况下，4 000 W插线板电源线还要考虑哪一物理量对电阻的影响才能保证用电安全？请利用焦耳定律说明原因.（注：如图所示是4 000 W插线板）
14.如图所示电路，电源电压保持不变，灯泡L上标有“6 V 0.2 A”的字样.闭合开关S，灯泡正常发光，此时电流表的示数为1 A，设灯丝电阻不变，求：
（1）灯泡正常发光时的电阻；
（2）通过定值电阻R的电流I；
（3）通电10 s后定值电阻R产生的热量.
