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【名师导航】备考2026中考物理新课标一轮培优精讲学案（全国通用版）
第十三讲 焦耳定律
讲义目录
考情分析........................................................................................................1 思维导图........................................................................................................2 夯实基础........................................................................................................2 知识清单...........................................................................................................2 重要考点解题指南与例题解析及变式练.......................................................8 考点1 电流的热效应（含探究）.................................................................8 考点2 焦耳定律及其应用.............................................................................9 考点3 电热的利用和防止.............................................................................11 易错点警示与例题突破..................................................................................12 真题在线........................................................................................................14
课标要求
通过实验，了解焦耳定律。能用焦耳定律说明生产生活中的有关现象。具体要求： 1. 认识电流的热效应，了解焦耳定律，能用焦耳定律说明生产生活中的有关现象，分析解决简单的实际问题。2. 结合电功的表达式和欧姆定律推导焦耳定律的表达式，培养演绎推理能力。3. 经历研究电热与电阻、电流关系的过程，体会实验中控制变量的方法，发展观察、分析、处理信息、得出结论的能力。4. 通过学习电热的利用和防止，感悟辩证看待问题的方法，体会物理学对社会发展的推动作用。
考点分布 考查频率 命题趋势
考点1 电流的热效应（含探究） ★ 一般来讲，选择题2分、填空题2分、简答题、实验探究题4分、计算题（渗透）2分。一套真题试卷里出现与焦耳定律相关的试题分值在2至4分左右。涉及非纯电阻电路的计算需要考生十分注意。
考点2 焦耳定律及其应用 ★★
考点3 电热的利用和防止 ★
★★★代表必考点，★★代表常考点，★星表示中频考点。
知识点1 电流的热效应
1.定义：电流通过导体时电能转化为内能的现象叫电流的热效应。
2.电热器：利用电流的热效应工作的用电器。
3. 探究影响电流热效应的因素
【提出问题】电流通过导体时产生热的多少跟什么因素有关
【猜想及其依据】
①可能与通过导体的电流有关。因为导体在通入电流时才会发热，所以电流通过导体时产生热的多少跟电流有关；
②可能与导体的电阻有关。导线和电熨斗串联接入电路，电流是相同的，电熨斗热的温度高，而导线几乎不热，电流产生的热可能与电阻有关。
③可能与通电时间有关。由生活经验可知，通电时间越长，电流产生的热量也会越多。
【设计实验】
（1）实验装置介绍（焦耳定律演示器）
两个透明的塑料容器内部密闭着等量的空气；容器内部的空气与U形管一端相连通。两个容器中各有一段电阻丝，两个容器里的电阻丝串联在一起接入电路。
（2）实验原理
如图所示，两个透明容器中密封着空气，U形管中液面高度的变化反映密闭空气的体积变化。同时使用两个密闭容器时，哪一侧U型管中液柱出现的高度差大，表明哪一侧的电阻丝产生的热量多。图中，因为Δh右＞Δh左，所以电流通过右侧的电阻丝产生的热量多。
（3）研究方法
①控制变量法：在探究电流通过导体产生热的多少跟电流、电阻、通电时间的关系时，每次实验应该控制两个物理量不变。
②转换法：通过观察U形管液面的高度差来比较电流产生热量的多少，这种研究方法叫转换法。
（4）实验器材：学生电源、焦耳定律演示器、电流表、滑动变阻器等。
为了进行多次实验，需要改变通过两个电阻丝的电流，所以在电路中串联一个滑动变阻器，通过移动滑片改变电流。
（5）实验记录表
实验次数 电流关系 电阻大小/Ω 通电时间 关系 U形管液面 高度差⊿h
左 右 左 右 左 右 左 右
1 相等 5 10 相等
2 大 小 相等 相等
【进行实验】
（1）探究电流通过导体产生的热量跟电阻的关系
如图所示，将两根阻值不等的电阻丝串联接入电路。闭合开关，通电一段时间后，观察U形管液面高度差的变化。
（2）探究电流通过导体产生的热量跟电流的关系
在右方密封盒外并联一个5Ω的电阻R3，目的是改变通过盒内电阻的电流大小，由于R3的分流作用，因此通过两个容器中电阻的电流不同，I1=2I2。从而研究电流通过导体产生的热量跟电流的关系。闭合开关，通电一段时间后，观察U形管液面高度差的变化。
（3）探究电流通过导体产生的热量跟时间的关系
闭合开关，通电一段时间后，观察同一个密封盒内U形管液面高度差的变化大小。
【收集证据】
甲 乙
【分析论证】
（1）分析实验步骤（1）发现：在电流和通电时间相等时，电阻越大，电流产生的热量越多。
（2）分析实验步骤（2）发现：在电阻和通电时间相等时，电流越大，电流产生的热量越多。
（3）分析实验步骤（3）发现，在电流和电阻相等时，通电时间越长，电流产生的热量越多。
【实验结论】
（1）在电流相同、通电时间相同时，电阻越大，这个电阻产生的热量越多。
（2）在电阻相同、通电时间相同时，通过一个电阻的电流越大，这个电阻产生的热量越多。
（3）在电流相同、电阻相同时，通电时间越长，这个电阻产生的热量越多。
【交流讨论】
实验结束后，小红说她在一本书上看到用如图所示的装置也可以探究电流通过导体产生的热量跟哪些因素有关。请你对该装置进行评价。
【评价】该装置中，两个相同的烧瓶盛有质量相同、温度相同的同种液体；烧瓶内插有温度计，可以测量液体的温度。
烧瓶内有两个阻值不同的电阻丝，组成串联电路接入电路中。所以通过比较烧瓶内液体的温度可以探究影响电流通过导体产生热量的因素。
（1）当电阻丝通电后，电流产生热量使煤油温度升高，从而使温度计示数上升，因此根据温度计示数的变化可知电流产生热量的多少。
（2）甲图中R1、R2两电阻串联，通过两电阻的电流相等，但两电阻的阻值不同，所以可探究电流产生热量的多少与电阻的关系。
（3）乙图中R1、R2两电阻并联，甲、乙两装置中，电源电压相同，乙图中电阻R1两端的电压大于甲图中电阻R1两端的电压，则乙实验装置中通过电阻R1的电流大。所以由a、c（或b、d）可以探究电流通过导体产生的热量与电流的关系。
知识点2 焦耳定律
1. 焦耳定律
英国物理学家焦耳用近40年的时间做了400多次实验，发现了电流通过导体产生的热量跟导体电阻、通过导体的电流及通电时间之间的关系，即焦耳定律。
（1）内容： 电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成正比，跟导体的电阻成正比，跟通电时间成正比。
（2）公式： Q = I2Rt
（3）公式中Q = I2Rt 各量及其单位：I表示电流，单位是安培（A）；R表示电阻，单位是欧姆（Ω）；t表示时间，单位是秒（s）；Q表示热量，单位是焦耳（J）。1焦耳=1安2×1欧×1秒
2. 推导焦耳定律
若电流做的功全部用来产生热量，即Q = W
因为电功 W = UIt，根据欧姆定律U = IR，所以 Q = W = UIt = I2Rt
可见，在消耗的电能全部用来产生热量时，根据电功公式和欧姆定律推导出的结论与焦耳定律一致。
3. 电功与电热
（1）电功与电热的区别：电功是指电流通过一段电路所做的功，它的大小表示电路消耗电能的多少，或表示有多少电能转化为其他形式的能。电热是指电流通过一段电路做功时，电能转化为内能的那一部分。两者表示的意义不同，是两个不同的概念。
（2）电功与电热的联系
①纯电阻电路（如电炉、电热器、电熨斗等电路）： 该类电路中，电流通过用电器时，电能全部转化为内能，电流产生的热量就等于电流做的功（消耗的电能），即Q=W，所以Q放= W总=Pt=UIt= U2t/R=I2Rt
上述公式适用于纯电阻电路。
②非纯电阻电路：在该类电路中，当电流通过用电器时，电能主要转化为其它形式的能量，只有一部分转化为内能。此时电能=内能+机械能，所以内能小于电能。
例如，当电扇工作时，消耗的电能主要转化为电机的机械能，有少部分转化为内能发热。
W总＝UIt =W机械能＋Q热量，电热小于电功。
【表格记忆理解电功与电热的关系】
4. 电功、电功率、焦耳定律计算公式及其适用范围
电功 电功率 焦耳定律 适用条件
基本公式 W=UIt P=UI Q=I2Rt 普遍适用
推导公式 W=t=I2Rt P==I2R Q=t=UIt 纯电阻电路 Q=W
知识点3 电热的利用和防止
1. 电热的利用
生活中和许多产业中都要用到电热。家里的电热水器、电饭锅、电熨斗，养鸡场的电热孵化器，都是利用电热的例子。电热器的优点: 清洁卫生，没有环境污染，热效率高，还可以方便地控制和调节温度。
2. 电热的防止
电流的热量有时是有害的，应该及时解决。
①例如我们的电脑在工作时，电路元件发热，温度升高，会影响到电脑的稳定性，甚至烧坏电脑CPU。人们常常采用安装散热窗、使用微型风扇等方法及时散热。
②电视机散热方法：在后盖开有很多孔，为了通风散热。
③投影仪的散热方法：除在侧壁开孔外，内部还装有电风扇，工作时电风扇转动把热量吹到机器外面，可以降低灯泡、机器内部元件的温度。
【重要考点解题指南与例题解析及变式练】
考点1 电流的热效应（含探究）
1. 电流的热效应：用电器将电能转化为热能的现象。电流的热效应是一种普遍现象.
2. 电热器:利用电流的热效应工作的电器。电热器的主要组成部分是发热体，发热体是由电阻率大、熔点高的电阻丝绕在绝缘材料上制成的。
3. 在做“探究电流产生的热量跟哪些因素有关”的实验时，应注意：
在探究电流产生的热量跟电阻大小关系时，必须控制电路中的电流相等和通电时间相等；该实验的探究方法使控制变量法和转换法。
【例题1】（2025·陕西·A卷）用电烤箱烤面包时，烤箱上的电热管会发红发烫，下列用电器的工作原理与电烤箱烤面包时的工作原理相同的是（ ）
A. 电蒸锅 B. 洗衣机 C. 电风扇 D. 电冰箱
【答案】A
【解析】用电烤箱烤面包时，烤箱上的电热管会发红发烫，属于电流的热效应。
A．电蒸锅主要利用电流的热效应工作的，故A符合题意；
BC．洗衣机、电风扇工作的主要部件是电动机，利用的是通电导线在磁场中受力的原理，BC不符合题意；
D．电冰箱工作的主要部件是压缩机，利用的是通电导线在磁场中受力的原理，D不符合题意。故选A 。
【变式练1】（2025福建一模） 下列利用电流热效应工作的用电器是（ ）
A. 电视机 B. 电风扇 C. 电脑 D. 电炉
【变式练2】（2025湖北一模）如图所示的手机采用了具有中国自主知识产权的芯片，因而受到了广泛的关注，给手机充电时，手机的电池相当于 ，给手机充电的过程中，是将电能转化为 能，在拔充电器时发现充电器发烫，充电头发热现象是因为电流具有 效应。
【答案】 用电器 化学 热
【解析】给手机充电时，电池需要消耗电能，相当于用电器。
充电过程中，电池将消耗的电能转化为化学能储存起来。
充电器发烫，是电流通过导体时，电能转化为内能，其温度升高，所以感觉发烫，发热现象是电流具有热效应。
【变式练3】在探究“电流通过导体产生热的多少与什么因素有关”时采用了如图所示的实验装置。
（1）如图甲所示，两个透明容器中密封着等量的空气，通过观察两个U形管中 的变化反映密闭空气温度的变化；
（2）甲图所示的装置是用来研究电流通过导体产生的热量与 的关系；
（3）若想利用乙图继续完成接下来的实验探究，则电阻B的阻值为 Ω。
【答案】（1）高度差；（2）电阻；（3）5
【解析】（1）本实验将不易观察的现象转换成易观察的现象，通过U形管液面高度差显示电流产生热量的多少，使用了转换法。
（2）甲图所示的装置中两个电阻串联，故通过两电阻的电流相同，两电阻阻值不同， 控制通电时间相同，可以用来研究电流通过导体产生的热量与电阻的关系。
（3）乙图中右侧两电阻并联后再与左侧电阻串联，根据并联和串联电路电流的规律，为研究电流产生的热量与电流的关系，应控制电阻和通电时间相同，因此电阻B的阻值为5Ω。
考点2 焦耳定律及其应用
（1）内容：电流通过导体产生的热量跟电流的平方成正比，跟导体的电阻成正比，跟通电时间成正比；
（2）表达式（适用于所有电路）：Q=I2Rt；
（3）推导式（只适用于纯电阻电路）：Q＝UIt、Q=U2t/R；
（4）电功和电热的关系
①纯电阻电路：W=Q
②非纯电阻电路：W >Q
【例题3】（2025·陕西·A卷） 如图-1是小明家的电能表，此时电能表的示数为______，小明家破壁机的参数如图-2所示，仅接通家中破壁机的破壁挡，观察到通电1min电能表的指示灯闪烁60次，则家中的实际电压______（选填“大于”“小于”或“等于”）220V；当破壁机的破壁和加热功能同时使用时，通过电线的电流约为9A，电线的电阻约为0.05，通电5min电线上产生的热量为______J。
【答案】 3023.6 小于 1215
【解析】电能表的单位是，最后一位是小数位，此时电能表的示数为。
破壁机消耗的电能为
实际功率为
所以家中的实际电压小于额定电压（220V）。
通电5min电线上产生的热量为
【变式练1】（2025广西一模）某品牌电火锅有低温、中温和高温三挡，如图甲所示。其简化电路如图乙所示，R1、R2为阻值一定的电热丝（R1A．S1闭合、S2断开时火锅处于低温挡
B．高温档一定比低温挡产生热量多
C．先闭合S1、再闭合S2电路总电阻增大
D．高温挡时断开S2，R1两端电压不变
【变式练2】（2025辽宁一模）在如图所示的电路中，电源电压不变，电阻R1的阻值为30Ω。闭合开关S，两电流表的示数分别为0.5A和0.2A，则通电10s，R2产生的热量为 J，电路产生的总热量为 J。
【变式练3】（2025新疆二模）如图所示，电路中电源电压为3V，闭合开关S后，电流表A的示数为，电流表的示数为。求：
（1）通过电阻的电流；
（2）电阻 的阻值；
（3）整个电路在1min内产生的热量。
考点3 电热的利用和防止
（1）电热的利用：判断常见用电器是不是利用电流热效应工作的，主要看用电器工作时能量转化的情况。如果验电器工作时电能主要转化成内能之外的其他形式的能量，即消耗的电能只有一少部分转化为内能，则这些用电器都不是利用电流热效应工作的。
（2）电热的防止：1）一般来说，如果对电气设备采取的措施是用来散热的，则该措施就是用于防止电热造成的危害；2）平时多收集并记忆常见的防止电热带来危害的事例，也有助于解题。
（3）利用焦耳定律解释生活中的现象：利用焦耳定律解释生活中的现象时，注意从焦耳定律公式Q=I2Rt出发，从影响电热的三个因素（电流、电阻、通电时间）入手逐一进行分析。
【例题3】（2025·天津）国家标准《家用和类似用途电器的安全》中规定，电水壶电源线一般不应长于75cm。这是通过缩短电源线长度来减小______，从而______（选填“增加”或“减少”）电源线通电时产生的热量。
【答案】 电阻 减少
【解析】导体的电阻与导体的材料、长度、横截面积和温度有关，缩短电源线长度，材料和横截面积不变，可以减小电源线的电阻，由Q=I2Rt可知电流和时间相同，电阻越小，产生的热量越少，电水壶和电源线串联，通过它们的电流和时间相等，减小电源线的电阻，可以减少电源线通电时产生的热量。
【变式练1】芯片体积小，元件密集。当芯片中有电流通过时，由于芯片元件有 ，不可避免地会产生热量，这种现象称为电流的 效应。为了不影响芯片性能，通常让散热部件与芯片紧密结合，来降低芯片的温度，散热部件通常选用 （选填“导热性”或“隔热性”）好的材料。
【变式练2】（2025齐齐哈尔一模） 将电能输送到几百千米之外的用户，在输电线上会有能量的损耗，这主要是由于电流的______效应引起的。某段输电线路的总电阻为0.5Ω，输送电流为100A，每输电1min，这段线路便会损耗______J的电能。
【变式练3】下列实例中，为了防止电热产生危害的是（ ）
A．用电熨斗熨衣服
B．高空飞行员所穿衣服里有电热保温装置
C．电视机的机壳上有许多小孔
D．孵化家禽的电热孵卵机
【易错点警示与例题突破】
【易错点】非纯电阻电路中电热的计算
1. 纯电阻电路（如电炉、电热器、电熨斗等电路）： 该类电路中，电流通过用电器时，电能全部转化为内能，电流产生的热量就等于电流做的功（消耗的电能），即Q=W，所以Q放= W总=Pt=UIt= U2t/R=I2Rt
上述公式适用于纯电阻电路。
2. 非纯电阻电路：在该类电路中，当电流通过用电器时，电能主要转化为其它形式的能量，只有一部分转化为内能。此时电能=内能+机械能，所以内能小于电能。
例如，当电扇工作时，消耗的电能主要转化为电机的机械能，有少部分转化为内能发热。
W总＝UIt =W机械能＋Q热量，电热小于电功。
通过对纯电阻电路和非纯电阻电路的对比分析就可以顺利掌握非纯电阻电路电热的计算。
【例题】（2025·四川南充）电动机已广泛应用于我们的生产和生活中，它实现了电能向其它形式能的转化，如：电风扇消耗的电能转化为内能和机械能。下表是某品牌电风扇的铭牌参数，若此电风扇正常工作1h，求：
品牌 某品牌 型号 **﹣35X67Bh7
额定电压 220V 额定功率 55W
送风模式 普通/睡眠/智能 控制方式 遥控/触摸按键
毛重 6.40kg 净重 5.46kg
（1）电风扇消耗的电能；
（2）电风扇的额定电流；
（3）电风扇线圈中电流产生的热量（已知该品牌电风扇线圈电阻为32Ω）。
【答案】（1）0.055kW·h；（2）0.25A；（3）7200J
【解析】（1）由题意可知电风扇正常工作时的功率为额定功率P=55W，工作时间t=1h。电风扇消耗的电能为
（2）由题意可知额定电压U=220V，额定功率P=55W，电风扇的额定电流为
（3）由题意可知，线圈电阻 R=32Ω，额定电流I=0.25A，时间 t=1h=3600s
根据焦耳定律可得电风扇产生的热量为
【易错点的针对性训练】
1. 从产品说明书得知，一台“6V 3W”的迷你型小风扇，电动机线圈阻值为0.1Ω。则小风扇正常工作1min消耗的电能为 J；电动机线圈1min产生的热量为 J。
2. 物理实验室有一个微型电动机，正常工作时两端的电压为5V，电动机线圈电阻为。小明将该电动机与一个的定值电阻R0。串联后接入电源电压为15V的电路中，如图所示，电动机恰好能正常工作，则电动机工作产生的热量为 J，输出的机械能为 J。
3. 某同学有一个小电动机，其外壳上标有“3V 1.5W”的字样，经检测知其电阻为2Ω，则该小电动机正常工作14min，消耗的电能为 J，产生的热量为 J。
4. 小闽设计的车载可加热果蔬搅拌机工作电路图如图。电热丝R的阻值为4Ω，电动机标有“12V 24W”字样。闭合开关S、S1，电动机正常工作。求：
（1）电源电压。
（2）闭合开关S、S1，电动机1min内消耗的电能。
（3）闭合开关S、S2，通电100s，电热丝R产生的热量。
一、电流的热效应（含探究）
1. 下列家用电器中，利用电流的热效应工作的是（ ）
A．电视机 B．电风扇 C．电脑 D．电烤箱
2.（2025·黑龙江伊春市） 如图是探究电流通过导体时产生的热量跟电阻大小的关系的实验装置，实验中通过观察 ________ 来比较电阻产生的热量。若通过电阻的电流是0.2A，则阻值为5Ω的电阻在1min内产生的热量为 _______ J。
3.（2025·黑龙江卷）物理学家焦耳于1840年最先精确的确定电流产生的热量跟电流、电阻和通电时间的关系。探究电流产生的热量多少与电阻大小关系的实验装置如图所示，将其接到电源两端，通电后，装置元件始终完好，则相同时间内定值电阻产生的热量之比___________。远距离输电过程中，电流的热效应会引起电能的损耗。若某段时间内，从某发电厂采用的高压向目的地输电时，输电线路损耗的电能为；在输电线路可承受范围内，保持发电厂输送功率和输电线路不变，不计温度对导线电阻的影响，将输送电压提高到后，相同时间内输电线路损耗的电能为，则___________。
4. （2023山东枣庄）在探究电流通过导体产生热量的多少与什么因素有关的实验中。某兴趣小组猜想：电流通过导体产生的热量可能与通过导体的电流、导体的电阻和通电时间有关，于是他们利用甲、乙、丙三个装置进行实验探究，如图所示，三个装置的透明容器中各有一段电阻丝，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。
（1）要探究电热与电阻的关系。应选用_______组合，并将它们______接到电源两端进行实验。
（2）选用乙、丙组合，串联接到电源两端进行实验，在通电时间相同的情况下，发现乙装置U型管中液面高度变化大，由此可得到的结论是：在电阻相同、通电时间相同的情况下，__________。
（3）实验中通过观察U型管中液面高度的变化反映密闭空气温度的变化，在研究许多物理问题时都会用到这种方法，下列实例采用研究方法与此相同的是__________。
A．探究电流与电压、电阻的关系
B．用铁屑显示磁体周围磁场分布
C．研究光的传播时，引入“光线”
D．探究平面镜成像的特点
5. （2025河南郑州二模）小明在进行“探究影响电流热效应的因素”实验时，将图甲所示的装置按照图乙接入电路。
（1）小明保持通电时间一定，调节滑动变阻器，是在探究电流通过导体产生的热量与 的关系；
（2）实验中，可以通过观察 来比较电流通过导体产生热量的多少；
（3）小明要探究电热与另一因素的关系，找来了与R阻值 （选填“相同”或“不同”）的电阻R'，分别安装在如甲所示的两个相同装置中，然后将它们 （选填“串联”或“并联”）接入电路。最终得到该步骤的实验结论为： 。
二、焦耳定律及其应用
1.（2025·深圳）某简易植物工厂，为了给植物提供光和热，君君、辉辉、阳阳共同设计了如图所示的电路图。小灯泡L的规格是“12V，6W”。电源电压为12V，R为加热电阻，阻值大小为6Ω，求：
（1）请帮助君君同学算出只闭合S2通过R的电流；
（2）请帮助辉辉同学算出只闭合S1灯泡L的电阻；
（3）阳阳同学闭合S1、S2后，通电10min，求R产生的热量和电路消耗的总电能。
2.（2025·山东威海卷）采摘机器人在智慧农业中广泛使用，兴趣小组设计的某采摘机器人部分工作原理如图所示，可以“前进”“后退”“照明”；开关S1、S2用绝缘柄相连，可同时连接触点“1”或“2”，电动机均正常工作。部分元件参数：电动机（24V 96W），灯泡L（18V 5.4W），滑动变阻器R（50Ω 1A），电流表（0~0.6A）。
（1）通过控制开关S1、S2，可实现前进、后退，原因是什么？
（2）电动机（线圈电阻为2Ω）正常工作5min消耗的电能和产生的热量分别为多少？
（3）闭合S3，调节灯泡亮度时，为保证各元件安全，R连入电路的最小阻值为多少？（灯丝电阻随温度变化忽略不计）
3．（2025·四川南充）电动机已广泛应用于我们的生产和生活中，它实现了电能向其它形式能的转化，如：电风扇消耗的电能转化为内能和机械能。下表是某品牌电风扇的铭牌参数，若此电风扇正常工作1h，
品牌 某品牌 型号 **﹣35X67Bh7
额定电压 220V 额定功率 55W
送风模式 普通/睡眠/智能 控制方式 遥控/触摸按键
毛重 6.40kg 净重 5.46kg
求：
(1)电风扇消耗的电能；
(2)电风扇的额定电流；
(3)电风扇线圈中电流产生的热量（已知该品牌电风扇线圈电阻为32Ω）。
4. （2023苏州）如图甲，R1阻值为20Ω，图乙为小灯泡L的U～I图像。闭合开关S、，断开，电流表示数为0.4A，再闭合开关，电流表示数变为0.6A。求：
（1）电源电压；
（2）的阻值；
（3）若只闭合S，1min内电阻产生的热量。
5. 图甲是同学们自制的调光小台灯，图乙是台灯的电路原理图。电源电压为3V，R是调节亮度的变阻器，最大阻值为10Ω。灯L标有“2.5V；0.5W”字样。忽略温度对电阻的影响。求：
（1）灯L正常发光时的电阻；
（2）灯L正常发光时，变阻器R工作10min产生的热量；
（3）电源电压降为2.7V后，灯L的最小实际电功率。
三、电热的利用和防止
1.（2025·四川泸州）“天工”社团的同学们用宽度不同、厚度均匀的铝片自制了一个电热切割器，用来切割塑料泡沫，如图所示。下列分析正确的是（ ）
A．通过EF、FG和GH三段铝片的电流相等
B．加在EF、FG和GH三段铝片两端的电压相等
C．EF、FG和GH三段铝片的电阻相等
D．用GH段去切割塑料泡沫，效果最好
2. 下列实例中，为了防止电热产生危害的是（ ）
A．用电熨斗熨衣服 B．高空飞行员所穿衣服里有电热保温装置
C．电视机的机壳上有许多小孔 D．孵化家禽的电热孵卵机
3. 下列家用电器，利用电流的热效应工作的是（ ）
A．洗衣机 B．电视机 C．电冰箱 D．电饭煲
4. （2024江苏盐城）芯片体积小，元件密集。当芯片中有电流通过时，由于芯片元件有______，不可避免地会产生热量，这种现象称为电流______效应。为了不影响芯片的性能，通常让散热部件与芯片紧密结合，来降低芯片的温度，这是通过______的方式改变芯片内能。中小学教育资源及组卷应用平台
【名师导航】备考2026中考物理新课标一轮培优精讲学案（全国通用版）
第十三讲 焦耳定律
讲义目录
考情分析........................................................................................................1 思维导图........................................................................................................2 夯实基础........................................................................................................2 知识清单...........................................................................................................2 重要考点解题指南与例题解析及变式练.......................................................8 考点1 电流的热效应（含探究）.................................................................8 考点2 焦耳定律及其应用.............................................................................10 考点3 电热的利用和防止..............................................................................13 易错点警示与例题突破....................................................................................14 真题在线.........................................................................................................17
课标要求
通过实验，了解焦耳定律。能用焦耳定律说明生产生活中的有关现象。具体要求： 1. 认识电流的热效应，了解焦耳定律，能用焦耳定律说明生产生活中的有关现象，分析解决简单的实际问题。2. 结合电功的表达式和欧姆定律推导焦耳定律的表达式，培养演绎推理能力。3. 经历研究电热与电阻、电流关系的过程，体会实验中控制变量的方法，发展观察、分析、处理信息、得出结论的能力。4. 通过学习电热的利用和防止，感悟辩证看待问题的方法，体会物理学对社会发展的推动作用。
考点分布 考查频率 命题趋势
考点1 电流的热效应（含探究） ★ 一般来讲，选择题2分、填空题2分、简答题、实验探究题4分、计算题（渗透）2分。一套真题试卷里出现与焦耳定律相关的试题分值在2至4分左右。涉及非纯电阻电路的计算需要考生十分注意。
考点2 焦耳定律及其应用 ★★
考点3 电热的利用和防止 ★
★★★代表必考点，★★代表常考点，★星表示中频考点。
知识点1 电流的热效应
1.定义：电流通过导体时电能转化为内能的现象叫电流的热效应。
2.电热器：利用电流的热效应工作的用电器。
3. 探究影响电流热效应的因素
【提出问题】电流通过导体时产生热的多少跟什么因素有关
【猜想及其依据】
①可能与通过导体的电流有关。因为导体在通入电流时才会发热，所以电流通过导体时产生热的多少跟电流有关；
②可能与导体的电阻有关。导线和电熨斗串联接入电路，电流是相同的，电熨斗热的温度高，而导线几乎不热，电流产生的热可能与电阻有关。
③可能与通电时间有关。由生活经验可知，通电时间越长，电流产生的热量也会越多。
【设计实验】
（1）实验装置介绍（焦耳定律演示器）
两个透明的塑料容器内部密闭着等量的空气；容器内部的空气与U形管一端相连通。两个容器中各有一段电阻丝，两个容器里的电阻丝串联在一起接入电路。
（2）实验原理
如图所示，两个透明容器中密封着空气，U形管中液面高度的变化反映密闭空气的体积变化。同时使用两个密闭容器时，哪一侧U型管中液柱出现的高度差大，表明哪一侧的电阻丝产生的热量多。图中，因为Δh右＞Δh左，所以电流通过右侧的电阻丝产生的热量多。
（3）研究方法
①控制变量法：在探究电流通过导体产生热的多少跟电流、电阻、通电时间的关系时，每次实验应该控制两个物理量不变。
②转换法：通过观察U形管液面的高度差来比较电流产生热量的多少，这种研究方法叫转换法。
（4）实验器材：学生电源、焦耳定律演示器、电流表、滑动变阻器等。
为了进行多次实验，需要改变通过两个电阻丝的电流，所以在电路中串联一个滑动变阻器，通过移动滑片改变电流。
（5）实验记录表
实验次数 电流关系 电阻大小/Ω 通电时间 关系 U形管液面 高度差⊿h
左 右 左 右 左 右 左 右
1 相等 5 10 相等
2 大 小 相等 相等
【进行实验】
（1）探究电流通过导体产生的热量跟电阻的关系
如图所示，将两根阻值不等的电阻丝串联接入电路。闭合开关，通电一段时间后，观察U形管液面高度差的变化。
（2）探究电流通过导体产生的热量跟电流的关系
在右方密封盒外并联一个5Ω的电阻R3，目的是改变通过盒内电阻的电流大小，由于R3的分流作用，因此通过两个容器中电阻的电流不同，I1=2I2。从而研究电流通过导体产生的热量跟电流的关系。闭合开关，通电一段时间后，观察U形管液面高度差的变化。
（3）探究电流通过导体产生的热量跟时间的关系
闭合开关，通电一段时间后，观察同一个密封盒内U形管液面高度差的变化大小。
【收集证据】
甲 乙
【分析论证】
（1）分析实验步骤（1）发现：在电流和通电时间相等时，电阻越大，电流产生的热量越多。
（2）分析实验步骤（2）发现：在电阻和通电时间相等时，电流越大，电流产生的热量越多。
（3）分析实验步骤（3）发现，在电流和电阻相等时，通电时间越长，电流产生的热量越多。
【实验结论】
（1）在电流相同、通电时间相同时，电阻越大，这个电阻产生的热量越多。
（2）在电阻相同、通电时间相同时，通过一个电阻的电流越大，这个电阻产生的热量越多。
（3）在电流相同、电阻相同时，通电时间越长，这个电阻产生的热量越多。
【交流讨论】
实验结束后，小红说她在一本书上看到用如图所示的装置也可以探究电流通过导体产生的热量跟哪些因素有关。请你对该装置进行评价。
【评价】该装置中，两个相同的烧瓶盛有质量相同、温度相同的同种液体；烧瓶内插有温度计，可以测量液体的温度。
烧瓶内有两个阻值不同的电阻丝，组成串联电路接入电路中。所以通过比较烧瓶内液体的温度可以探究影响电流通过导体产生热量的因素。
（1）当电阻丝通电后，电流产生热量使煤油温度升高，从而使温度计示数上升，因此根据温度计示数的变化可知电流产生热量的多少。
（2）甲图中R1、R2两电阻串联，通过两电阻的电流相等，但两电阻的阻值不同，所以可探究电流产生热量的多少与电阻的关系。
（3）乙图中R1、R2两电阻并联，甲、乙两装置中，电源电压相同，乙图中电阻R1两端的电压大于甲图中电阻R1两端的电压，则乙实验装置中通过电阻R1的电流大。所以由a、c（或b、d）可以探究电流通过导体产生的热量与电流的关系。
知识点2 焦耳定律
1. 焦耳定律
英国物理学家焦耳用近40年的时间做了400多次实验，发现了电流通过导体产生的热量跟导体电阻、通过导体的电流及通电时间之间的关系，即焦耳定律。
（1）内容： 电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成正比，跟导体的电阻成正比，跟通电时间成正比。
（2）公式： Q = I2Rt
（3）公式中Q = I2Rt 各量及其单位：I表示电流，单位是安培（A）；R表示电阻，单位是欧姆（Ω）；t表示时间，单位是秒（s）；Q表示热量，单位是焦耳（J）。1焦耳=1安2×1欧×1秒
2. 推导焦耳定律
若电流做的功全部用来产生热量，即Q = W
因为电功 W = UIt，根据欧姆定律U = IR，所以 Q = W = UIt = I2Rt
可见，在消耗的电能全部用来产生热量时，根据电功公式和欧姆定律推导出的结论与焦耳定律一致。
3. 电功与电热
（1）电功与电热的区别：电功是指电流通过一段电路所做的功，它的大小表示电路消耗电能的多少，或表示有多少电能转化为其他形式的能。电热是指电流通过一段电路做功时，电能转化为内能的那一部分。两者表示的意义不同，是两个不同的概念。
（2）电功与电热的联系
①纯电阻电路（如电炉、电热器、电熨斗等电路）： 该类电路中，电流通过用电器时，电能全部转化为内能，电流产生的热量就等于电流做的功（消耗的电能），即Q=W，所以Q放= W总=Pt=UIt= U2t/R=I2Rt
上述公式适用于纯电阻电路。
②非纯电阻电路：在该类电路中，当电流通过用电器时，电能主要转化为其它形式的能量，只有一部分转化为内能。此时电能=内能+机械能，所以内能小于电能。
例如，当电扇工作时，消耗的电能主要转化为电机的机械能，有少部分转化为内能发热。
W总＝UIt =W机械能＋Q热量，电热小于电功。
【表格记忆理解电功与电热的关系】
4. 电功、电功率、焦耳定律计算公式及其适用范围
电功 电功率 焦耳定律 适用条件
基本公式 W=UIt P=UI Q=I2Rt 普遍适用
推导公式 W=t=I2Rt P==I2R Q=t=UIt 纯电阻电路 Q=W
知识点3 电热的利用和防止
1. 电热的利用
生活中和许多产业中都要用到电热。家里的电热水器、电饭锅、电熨斗，养鸡场的电热孵化器，都是利用电热的例子。电热器的优点: 清洁卫生，没有环境污染，热效率高，还可以方便地控制和调节温度。
2. 电热的防止
电流的热量有时是有害的，应该及时解决。
①例如我们的电脑在工作时，电路元件发热，温度升高，会影响到电脑的稳定性，甚至烧坏电脑CPU。人们常常采用安装散热窗、使用微型风扇等方法及时散热。
②电视机散热方法：在后盖开有很多孔，为了通风散热。
③投影仪的散热方法：除在侧壁开孔外，内部还装有电风扇，工作时电风扇转动把热量吹到机器外面，可以降低灯泡、机器内部元件的温度。
【重要考点解题指南与例题解析及变式练】
考点1 电流的热效应（含探究）
1. 电流的热效应：用电器将电能转化为热能的现象。电流的热效应是一种普遍现象.
2. 电热器:利用电流的热效应工作的电器。电热器的主要组成部分是发热体，发热体是由电阻率大、熔点高的电阻丝绕在绝缘材料上制成的。
3. 在做“探究电流产生的热量跟哪些因素有关”的实验时，应注意：
在探究电流产生的热量跟电阻大小关系时，必须控制电路中的电流相等和通电时间相等；该实验的探究方法使控制变量法和转换法。
【例题1】（2025·陕西·A卷）用电烤箱烤面包时，烤箱上的电热管会发红发烫，下列用电器的工作原理与电烤箱烤面包时的工作原理相同的是（ ）
A. 电蒸锅 B. 洗衣机 C. 电风扇 D. 电冰箱
【答案】A
【解析】用电烤箱烤面包时，烤箱上的电热管会发红发烫，属于电流的热效应。
A．电蒸锅主要利用电流的热效应工作的，故A符合题意；
BC．洗衣机、电风扇工作的主要部件是电动机，利用的是通电导线在磁场中受力的原理，BC不符合题意；
D．电冰箱工作的主要部件是压缩机，利用的是通电导线在磁场中受力的原理，D不符合题意。故选A 。
【变式练1】（2025福建一模） 下列利用电流热效应工作的用电器是（ ）
A. 电视机 B. 电风扇 C. 电脑 D. 电炉
【答案】D
【解析】A．电视机工作时电能不是主要转化为内能，不是利用电流热效应工作的，故A不符合题意；
B．电风扇工作时电能主要转化为机械能，不是利用电流热效应工作的，故B不符合题意；
C．电脑工作时电能不是主要转化为内能，不是利用电流热效应工作的，故C不符合题意；
D．电炉工作时电能主要转化为内能，是利用电流热效应工作的，故D符合题意。故选D。
【变式练2】（2025湖北一模）如图所示的手机采用了具有中国自主知识产权的芯片，因而受到了广泛的关注，给手机充电时，手机的电池相当于 ，给手机充电的过程中，是将电能转化为 能，在拔充电器时发现充电器发烫，充电头发热现象是因为电流具有 效应。
【答案】 用电器 化学 热
【解析】给手机充电时，电池需要消耗电能，相当于用电器。
充电过程中，电池将消耗的电能转化为化学能储存起来。
充电器发烫，是电流通过导体时，电能转化为内能，其温度升高，所以感觉发烫，发热现象是电流具有热效应。
【变式练3】在探究“电流通过导体产生热的多少与什么因素有关”时采用了如图所示的实验装置。
（1）如图甲所示，两个透明容器中密封着等量的空气，通过观察两个U形管中 的变化反映密闭空气温度的变化；
（2）甲图所示的装置是用来研究电流通过导体产生的热量与 的关系；
（3）若想利用乙图继续完成接下来的实验探究，则电阻B的阻值为 Ω。
【答案】（1）高度差；（2）电阻；（3）5
【解析】（1）本实验将不易观察的现象转换成易观察的现象，通过U形管液面高度差显示电流产生热量的多少，使用了转换法。
（2）甲图所示的装置中两个电阻串联，故通过两电阻的电流相同，两电阻阻值不同， 控制通电时间相同，可以用来研究电流通过导体产生的热量与电阻的关系。
（3）乙图中右侧两电阻并联后再与左侧电阻串联，根据并联和串联电路电流的规律，为研究电流产生的热量与电流的关系，应控制电阻和通电时间相同，因此电阻B的阻值为5Ω。
考点2 焦耳定律及其应用
（1）内容：电流通过导体产生的热量跟电流的平方成正比，跟导体的电阻成正比，跟通电时间成正比；
（2）表达式（适用于所有电路）：Q=I2Rt；
（3）推导式（只适用于纯电阻电路）：Q＝UIt、Q=U2t/R；
（4）电功和电热的关系
①纯电阻电路：W=Q
②非纯电阻电路：W >Q
【例题3】（2025·陕西·A卷） 如图-1是小明家的电能表，此时电能表的示数为______，小明家破壁机的参数如图-2所示，仅接通家中破壁机的破壁挡，观察到通电1min电能表的指示灯闪烁60次，则家中的实际电压______（选填“大于”“小于”或“等于”）220V；当破壁机的破壁和加热功能同时使用时，通过电线的电流约为9A，电线的电阻约为0.05，通电5min电线上产生的热量为______J。
【答案】 3023.6 小于 1215
【解析】电能表的单位是，最后一位是小数位，此时电能表的示数为。
破壁机消耗的电能为
实际功率为
所以家中的实际电压小于额定电压（220V）。
通电5min电线上产生的热量为
【变式练1】（2025广西一模）某品牌电火锅有低温、中温和高温三挡，如图甲所示。其简化电路如图乙所示，R1、R2为阻值一定的电热丝（R1A．S1闭合、S2断开时火锅处于低温挡
B．高温档一定比低温挡产生热量多
C．先闭合S1、再闭合S2电路总电阻增大
D．高温挡时断开S2，R1两端电压不变
【答案】D
【解析】A．电源电压U一定，当S1闭合、S2断开时，只有R1接入电路，此时电路消耗的功率，当S2闭合、S1断开时，只有R2接入电路，此时电路消耗的功率，当S1、S2都闭合时，R1、R2并联，此时电路消耗的功率。因为上述3种连接方式的电路总电阻，所以，则S1闭合、S2断开时火锅处于中温挡，故A错误；
B．电火锅为纯电阻用电器，则电流通过用电器做功产生的电热Q=W=Pt，由公式可知产生的电热多少与功率和时间都有关，高温挡功率大，但不知道工作时间，所以不能确定高温档一定比低温挡产生热量多，故B错误；
C．先闭合S1，只有R1接入电路，再闭合S2，R1、R2并联，根据并联电路电阻特点，并联的电阻越多，总电阻越小，所以电路总电阻减小，故C错误；
D．高温挡时R1、R2并联，各用电器两端电压等于电源电压；断开S2，电路中只有R1，其两端电压也等于电源电压，所以R1两端电压不变，故D正确。故选D。
【变式练2】（2025辽宁一模）在如图所示的电路中，电源电压不变，电阻R1的阻值为30Ω。闭合开关S，两电流表的示数分别为0.5A和0.2A，则通电10s，R2产生的热量为 J，电路产生的总热量为 J。
【答案】18 30
【解析】由图可知两电阻并联，电流表A1测通过R 的电流，A2测干路电流；设电源电压为 U，由并联电路的电流电压规律可得，通过R 的电流为 I =0.2 A，R =30 Ω，则U = I × R = 0.2A × 30 Ω = 6 V
通过电阻R2的电流
由欧姆定律可得，
则通电10s，电阻R2产生的热量
电路产生的总热量
【变式练3】（2025新疆二模）如图所示，电路中电源电压为3V，闭合开关S后，电流表A的示数为，电流表的示数为。求：
（1）通过电阻的电流；
（2）电阻 的阻值；
（3）整个电路在1min内产生的热量。
【答案】（1）0.30A；（2）5Ω，10Ω；（3）162J
【解析】（1）两电阻并联，根据并联电路的电流规律可得，通过电阻的电流
（2）两电阻并联在电源两端，则电阻 两端的电压
由欧姆定律可得，的阻值
的阻值
（3）该电路为纯电阻电路，由焦耳定律可得，整个电路在1min内产生的热量
考点3 电热的利用和防止
（1）电热的利用：判断常见用电器是不是利用电流热效应工作的，主要看用电器工作时能量转化的情况。如果验电器工作时电能主要转化成内能之外的其他形式的能量，即消耗的电能只有一少部分转化为内能，则这些用电器都不是利用电流热效应工作的。
（2）电热的防止：1）一般来说，如果对电气设备采取的措施是用来散热的，则该措施就是用于防止电热造成的危害；2）平时多收集并记忆常见的防止电热带来危害的事例，也有助于解题。
（3）利用焦耳定律解释生活中的现象：利用焦耳定律解释生活中的现象时，注意从焦耳定律公式Q=I2Rt出发，从影响电热的三个因素（电流、电阻、通电时间）入手逐一进行分析。
【例题3】（2025·天津）国家标准《家用和类似用途电器的安全》中规定，电水壶电源线一般不应长于75cm。这是通过缩短电源线长度来减小______，从而______（选填“增加”或“减少”）电源线通电时产生的热量。
【答案】 电阻 减少
【解析】导体的电阻与导体的材料、长度、横截面积和温度有关，缩短电源线长度，材料和横截面积不变，可以减小电源线的电阻，由Q=I2Rt可知电流和时间相同，电阻越小，产生的热量越少，电水壶和电源线串联，通过它们的电流和时间相等，减小电源线的电阻，可以减少电源线通电时产生的热量。
【变式练1】芯片体积小，元件密集。当芯片中有电流通过时，由于芯片元件有 ，不可避免地会产生热量，这种现象称为电流的 效应。为了不影响芯片性能，通常让散热部件与芯片紧密结合，来降低芯片的温度，散热部件通常选用 （选填“导热性”或“隔热性”）好的材料。
【答案】 电阻 热 导热性
【解析】根据焦耳定律Q=I2Rt可知，电流通过电阻会产生热量，因此当芯片中有电流通过时会产生热量，这是因为芯片元件有电阻。
由于芯片元件有电阻，当电流通过导体时，将电能转化为内能，使导体发热，这种现象称为电流的热效应。
为了降低芯片温度，散热部件需要快速将芯片产生的热量传递出去，所以常选用导热性好的材料，这样才能更有效地把热量传导到周围环境中。
【变式练2】（2025齐齐哈尔一模） 将电能输送到几百千米之外的用户，在输电线上会有能量的损耗，这主要是由于电流的______效应引起的。某段输电线路的总电阻为0.5Ω，输送电流为100A，每输电1min，这段线路便会损耗______J的电能。
【答案】 热
【解析】由于输电线有电阻，电流通过导体一部分电能转化为内能，造成电能的损耗，这种现象叫电流的热效应。
根据焦耳定律可得，这段电路损耗的电能为
【变式练3】下列实例中，为了防止电热产生危害的是（ ）
A．用电熨斗熨衣服
B．高空飞行员所穿衣服里有电热保温装置
C．电视机的机壳上有许多小孔
D．孵化家禽的电热孵卵机
【解析】ABD．电熨斗、高空飞行员所穿衣服里的电热保温装置、孵化家禽的电热孵卵机都是利用电热来为人类服务，故ABD不符合题意；
C．电视机的机壳上有许多小孔是为了把各电器元件工作时产生的热量及时散失掉，即是为了防止电热危害，故C符合题意。故选C。
【易错点警示与例题突破】
【易错点】非纯电阻电路中电热的计算
1. 纯电阻电路（如电炉、电热器、电熨斗等电路）： 该类电路中，电流通过用电器时，电能全部转化为内能，电流产生的热量就等于电流做的功（消耗的电能），即Q=W，所以Q放= W总=Pt=UIt= U2t/R=I2Rt
上述公式适用于纯电阻电路。
2. 非纯电阻电路：在该类电路中，当电流通过用电器时，电能主要转化为其它形式的能量，只有一部分转化为内能。此时电能=内能+机械能，所以内能小于电能。
例如，当电扇工作时，消耗的电能主要转化为电机的机械能，有少部分转化为内能发热。
W总＝UIt =W机械能＋Q热量，电热小于电功。
通过对纯电阻电路和非纯电阻电路的对比分析就可以顺利掌握非纯电阻电路电热的计算。
【例题】（2025·四川南充）电动机已广泛应用于我们的生产和生活中，它实现了电能向其它形式能的转化，如：电风扇消耗的电能转化为内能和机械能。下表是某品牌电风扇的铭牌参数，若此电风扇正常工作1h，求：
品牌 某品牌 型号 **﹣35X67Bh7
额定电压 220V 额定功率 55W
送风模式 普通/睡眠/智能 控制方式 遥控/触摸按键
毛重 6.40kg 净重 5.46kg
（1）电风扇消耗的电能；
（2）电风扇的额定电流；
（3）电风扇线圈中电流产生的热量（已知该品牌电风扇线圈电阻为32Ω）。
【答案】（1）0.055kW·h；（2）0.25A；（3）7200J
【解析】（1）由题意可知电风扇正常工作时的功率为额定功率P=55W，工作时间t=1h。电风扇消耗的电能为
（2）由题意可知额定电压U=220V，额定功率P=55W，电风扇的额定电流为
（3）由题意可知，线圈电阻 R=32Ω，额定电流I=0.25A，时间 t=1h=3600s
根据焦耳定律可得电风扇产生的热量为
【易错点的针对性训练】
1. 从产品说明书得知，一台“6V 3W”的迷你型小风扇，电动机线圈阻值为0.1Ω。则小风扇正常工作1min消耗的电能为 J；电动机线圈1min产生的热量为 J。
【答案】 180 1.5
【解析】消耗的电能为W＝Pt＝3W×60s＝180J；
电路中线圈的电流为
电路中通过线圈的电流为产生的热量为Q＝I2Rt＝（0.5A）2×0.1Ω×60s＝1.5J．
2. 物理实验室有一个微型电动机，正常工作时两端的电压为5V，电动机线圈电阻为。小明将该电动机与一个的定值电阻R0。串联后接入电源电压为15V的电路中，如图所示，电动机恰好能正常工作，则电动机工作产生的热量为 J，输出的机械能为 J。
【答案】 30 120
【解析】由题图可知，电动机和定值电阻R0串联，电动机恰好能正常工作，电动机的两端电压为5V，根据串联电路的电压规律可得，此时定值电阻的两端电压为
串联电路电流处处相等，根据欧姆定律可得，电路电流为
根据Q=I2Rt可得，电动机工作1min产生的热量为
电动机消耗的电能为
电动机工作时，电能转化为内能（即产生的热量）和机械能，所以，电动机输出的机械能为
3. 某同学有一个小电动机，其外壳上标有“3V 1.5W”的字样，经检测知其电阻为2Ω，则该小电动机正常工作14min，消耗的电能为 J，产生的热量为 J。
【答案】 1260 420
【解析】小电动机正常工作时，电功率P=1.5 W，消耗的电能
由P=UI得，小电动机正常工作时，通过小电动机的电流
由焦耳定律可得，小电动机产生的热量
4. 小闽设计的车载可加热果蔬搅拌机工作电路图如图。电热丝R的阻值为4Ω，电动机标有“12V 24W”字样。闭合开关S、S1，电动机正常工作。求：
（1）电源电压。
（2）闭合开关S、S1，电动机1min内消耗的电能。
（3）闭合开关S、S2，通电100s，电热丝R产生的热量。
【答案】（1）12V；（2）1440J；（3）3600J
【解析】（1）闭合S、S1时，电路中只有电动机正常工作，则电源电压
（2）根据W=Pt可知，电动机消耗的电能
（3）闭合S、S2，电路中只有电热丝R工作，通过电热丝R的电流
电热丝R产生的热量
答：（1）电源电压是12V；
（2）闭合开关S、S1，电动机1min内消耗的电能1440J；
（3）闭合开关S、S2，通电100s，电热丝R产生的热量3600J。
一、电流的热效应（含探究）
1. 下列家用电器中，利用电流的热效应工作的是（ ）
A．电视机 B．电风扇 C．电脑 D．电烤箱
【答案】D
【解析】A．电视机主要是把电能转化为声能和光能，不是利用电流的热效应工作的，故A不符合题意；
B．电风扇主要是把电能转化为机械能，不是利用电流的热效应工作的，故B不符合题意；
C．电脑主要是把电能转化为光能和声能，不是利用电流的热效应工作的，故C不符合题意；
D．电烤箱主要是把电能转化为内能，是利用电流的热效应工作的，故D符合题意。
故选D。
2.（2025·黑龙江伊春市） 如图是探究电流通过导体时产生的热量跟电阻大小的关系的实验装置，实验中通过观察 ________ 来比较电阻产生的热量。若通过电阻的电流是0.2A，则阻值为5Ω的电阻在1min内产生的热量为 _______ J。
【答案】 U形管中液面高度差 12
【解析】实验中通过观察U形管中液面高度差来比较电阻产生的热量，这是转换法的应用。
，，，则产生的热量
3.（2025·黑龙江卷）物理学家焦耳于1840年最先精确的确定电流产生的热量跟电流、电阻和通电时间的关系。探究电流产生的热量多少与电阻大小关系的实验装置如图所示，将其接到电源两端，通电后，装置元件始终完好，则相同时间内定值电阻产生的热量之比___________。远距离输电过程中，电流的热效应会引起电能的损耗。若某段时间内，从某发电厂采用的高压向目的地输电时，输电线路损耗的电能为；在输电线路可承受范围内，保持发电厂输送功率和输电线路不变，不计温度对导线电阻的影响，将输送电压提高到后，相同时间内输电线路损耗的电能为，则___________。
【答案】 4∶1
【解析】相同时间内定值电阻产生的热量之比
某发电厂输出的总功率相同，相同时间内输电线路损耗的电能之比为
4. （2023山东枣庄）在探究电流通过导体产生热量的多少与什么因素有关的实验中。某兴趣小组猜想：电流通过导体产生的热量可能与通过导体的电流、导体的电阻和通电时间有关，于是他们利用甲、乙、丙三个装置进行实验探究，如图所示，三个装置的透明容器中各有一段电阻丝，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。
（1）要探究电热与电阻的关系。应选用_______组合，并将它们______接到电源两端进行实验。
（2）选用乙、丙组合，串联接到电源两端进行实验，在通电时间相同的情况下，发现乙装置U型管中液面高度变化大，由此可得到的结论是：在电阻相同、通电时间相同的情况下，__________。
（3）实验中通过观察U型管中液面高度的变化反映密闭空气温度的变化，在研究许多物理问题时都会用到这种方法，下列实例采用研究方法与此相同的是__________。
A．探究电流与电压、电阻的关系
B．用铁屑显示磁体周围磁场分布
C．研究光的传播时，引入“光线”
D．探究平面镜成像的特点
【答案】 （1）甲、乙 串联 （2） 通过导体的电流越大，产生的热量越多 （3） B
【解析】（1）要研究电热与电阻的关系，需要控制通过电阻的电流与通电时间相同，而电阻的阻值不同，因此选用甲和乙组合，将它们串联接到电源两端进行实验。
（2）乙和丙，由于串联在电路中，可知通过电路乙中5Ω电阻电流大于通过丙中5Ω电阻的电流，当在通电时间相同的情况下，发现乙装置U型管中液面高度变化大，可知气压差越大，温度差越大，热量越多，可以得出的结论是：通过导体的电流越大，产生的热量越多。
（3） A．实验中通过观察U型管中液面高度的变化反映密闭空气温度的变化，这用到了转化法，而探究电流与电压、电阻的关系时，用到的方法是控制变量法，故A不符合题意；
B．用铁屑显示磁体周围磁场分布时，磁体周围磁场的强弱转化为吸引铁屑的多少，故B符合题意；
C．研究光的传播时，引入“光线”，这是模型法，故C不符合题意；
D．探究平面镜成像的特点，用到的是替代法，故D不符合题意。故选B。
5. （2025河南郑州二模）小明在进行“探究影响电流热效应的因素”实验时，将图甲所示的装置按照图乙接入电路。
（1）小明保持通电时间一定，调节滑动变阻器，是在探究电流通过导体产生的热量与 的关系；
（2）实验中，可以通过观察 来比较电流通过导体产生热量的多少；
（3）小明要探究电热与另一因素的关系，找来了与R阻值 （选填“相同”或“不同”）的电阻R'，分别安装在如甲所示的两个相同装置中，然后将它们 （选填“串联”或“并联”）接入电路。最终得到该步骤的实验结论为： 。
【答案】（1） 电流 （2） 温度计示数的变化 （3） 不同 （4） 串联 电流和通电时间相同时，电阻越大产生的热量越多
【解析】（1）由图可知，滑动变阻器与定值电阻串联，移动变阻器的滑片可以使电路中的电流发生变化，可以探究电流通过导体产生的热量与电流的关系。
（2）电阻丝产生热量，液体温度升高，可通过观察温度计的示数来判断产生热量的多少。
（3）影响电流产生热量多少的因素有电阻大小、电流大小、通电时间的多少，探究导体产生的热量与电阻大小的关系时，需要控制电流相同，导体的电阻不同，故需要在电路中串联一个与R阻值不同的电阻R＇，这样便于控制时间和电流，所以该步骤的实验结论为：在电流和通电时间相同时，电阻越大，产生的热量越多。
二、焦耳定律及其应用
1.（2025·深圳）某简易植物工厂，为了给植物提供光和热，君君、辉辉、阳阳共同设计了如图所示的电路图。小灯泡L的规格是“12V，6W”。电源电压为12V，R为加热电阻，阻值大小为6Ω，求：
（1）请帮助君君同学算出只闭合S2通过R的电流；
（2）请帮助辉辉同学算出只闭合S1灯泡L的电阻；
（3）阳阳同学闭合S1、S2后，通电10min，求R产生的热量和电路消耗的总电能。
【答案】（1）2A （2）24Ω （3）1.44×104J；1.8×104J
【解析】（1）只闭合S2，通过R的电流
（2）只闭合S1，灯泡L的电阻
（3）阳阳同学闭合S1、S2后，通电10min，R产生的热量
灯泡支路的电流
干路中的电流I＝IL+IR＝0.5A+2A＝2.5A
电路消耗的总电能W＝UIt＝12V×2.5A×10×60s＝1.8×104J
2.（2025·山东威海卷）采摘机器人在智慧农业中广泛使用，兴趣小组设计的某采摘机器人部分工作原理如图所示，可以“前进”“后退”“照明”；开关S1、S2用绝缘柄相连，可同时连接触点“1”或“2”，电动机均正常工作。部分元件参数：电动机（24V 96W），灯泡L（18V 5.4W），滑动变阻器R（50Ω 1A），电流表（0~0.6A）。
（1）通过控制开关S1、S2，可实现前进、后退，原因是什么？
（2）电动机（线圈电阻为2Ω）正常工作5min消耗的电能和产生的热量分别为多少？
（3）闭合S3，调节灯泡亮度时，为保证各元件安全，R连入电路的最小阻值为多少？（灯丝电阻随温度变化忽略不计）
【答案】（1）见解析 （2）， （3）
【解析】（1）由图可知开关S1、S2同时接1，电动机中电流方向为从右到左；开关S1、S2同时接2，电动机中电流方向为从左到右；所以通过控制开关S1、S2，改变通过电动机中电流的方向可实现前进、后退。
（2）电动机正常工作5min消耗的电能
电动机正常工作电流为
产生的热量为
（3）灯泡正常工作的电流为
则电路中最大电流为0.3A，由题意可知电动机正常工作，则电源电压为24V，根据欧姆定律和串联电路特点可知此时R连入电路的最小阻值为
3．（2025·四川南充）电动机已广泛应用于我们的生产和生活中，它实现了电能向其它形式能的转化，如：电风扇消耗的电能转化为内能和机械能。下表是某品牌电风扇的铭牌参数，若此电风扇正常工作1h，
品牌 某品牌 型号 **﹣35X67Bh7
额定电压 220V 额定功率 55W
送风模式 普通/睡眠/智能 控制方式 遥控/触摸按键
毛重 6.40kg 净重 5.46kg
求：
(1)电风扇消耗的电能；
(2)电风扇的额定电流；
(3)电风扇线圈中电流产生的热量（已知该品牌电风扇线圈电阻为32Ω）。
【答案】(1)0.055kW·h (2)0.25A (3)7200J
【解析】（1）由题意可知电风扇正常工作时的功率为额定功率 ，工作时间 。电风扇消耗的电能为
（2）由题意可知额定电压 ，额定功率 ，电风扇的额定电流为
（3）由题意可知，线圈电阻 ，额定电流 ，时间
根据焦耳定律可得电风扇产生的热量为
4. （2023苏州）如图甲，R1阻值为20Ω，图乙为小灯泡L的U～I图像。闭合开关S、，断开，电流表示数为0.4A，再闭合开关，电流表示数变为0.6A。求：
（1）电源电压；
（2）的阻值；
（3）若只闭合S，1min内电阻产生的热量。
【答案】（1）8V；（2）；（3）108J
【解析】（1）闭合开关S、S1，只有R1接入电路，则电源电压
（2）再闭合开关S2，R1与R2并联，则通过R2的电流
R2的阻值
（3）若只闭合S，R1与L串联，由于电源电压为8V，利用图乙分析可知，通过R1的电流为0.3A，则1min内电阻R1产生的热量
答：（1）电源电压为8V；
（2）R2阻值是40Ω；
（3）若只闭合S，1min内电阻R1产生的热量为108J。
5. 图甲是同学们自制的调光小台灯，图乙是台灯的电路原理图。电源电压为3V，R是调节亮度的变阻器，最大阻值为10Ω。灯L标有“2.5V；0.5W”字样。忽略温度对电阻的影响。求：
（1）灯L正常发光时的电阻；
（2）灯L正常发光时，变阻器R工作10min产生的热量；
（3）电源电压降为2.7V后，灯L的最小实际电功率。
【答案】（1）12.5Ω；（2）60J；（3）0.18W
【解析】（1）灯L正常发光时的电阻为
（2）灯L正常发光时，电路中的电流为
根据串联分压知识可知，变阻器两端的电压为
变阻器R工作10min产生的热量
（3）电源电压降为2.7V后，根据可知，当电路中电流最小时，灯L的实际电功率最小，忽略温度对电阻的影响，则当变阻器的阻值最大时，电路中的电流最小，为
则灯L的最小实际电功率为
答：（1）灯L正常发光时的电阻为12.5Ω；
（2）灯L正常发光时，变阻器R工作10min产生的热量为60J；
（3）电源电压降为2.7V后，灯L的最小实际电功率为0.18W。
三、电热的利用和防止
1.（2025·四川泸州）“天工”社团的同学们用宽度不同、厚度均匀的铝片自制了一个电热切割器，用来切割塑料泡沫，如图所示。下列分析正确的是（ ）
A．通过EF、FG和GH三段铝片的电流相等
B．加在EF、FG和GH三段铝片两端的电压相等
C．EF、FG和GH三段铝片的电阻相等
D．用GH段去切割塑料泡沫，效果最好
【答案】A
【解析】A．由图可知，EF、FG和GH三段铝片是串联在电路中的，根据串联电路的电流特点：串联电路中各处的电流相等，所以通过EF、FG和GH三段铝片的电流相等，故A正确；
BC．电阻的大小与导体的材料、长度、横截面积和温度有关（本题中温度、材料相同）。由图可知，三段铝片长度均为，但宽度不同（即横截面积不同），根据“在材料和长度相同时，横截面积越小，电阻越大”,可知三段铝片的电阻关系为；根据欧姆定律（相同，不同），所以加在GH、EF、FG三段铝片两端的电压关系为,故BC错误；
D．根据焦耳定律（、相同），电阻越大，产生的热量越多。因为，所以FG段电阻最大，产生热量最多，用FG段去切割塑料泡沫，效果最好，故D错误。
故选A。
2. 下列实例中，为了防止电热产生危害的是（ ）
A．用电熨斗熨衣服 B．高空飞行员所穿衣服里有电热保温装置
C．电视机的机壳上有许多小孔 D．孵化家禽的电热孵卵机
【答案】C
【详解】ABD．电熨斗、高空飞行员所穿衣服里的电热保温装置、孵化家禽的电热孵卵机都是利用电热来为人类服务，故ABD不符合题意；
C．电视机的机壳上有许多小孔是为了把各电器元件工作时产生的热量及时散失掉，即是为了防止电热危害，故C符合题意。故选C
3. 下列家用电器，利用电流的热效应工作的是（ ）
A．洗衣机 B．电视机 C．电冰箱 D．电饭煲
【答案】D
【解析】ABC．洗衣机、电冰箱主要是把电能转化为机械能。电视机在工作时，主要将电能转化为声能和光能，故ABC不符合题意；
D．电饭煲工作时把电能转化为内能，利用电流的热效应来工作的，故D正确。
故选D。
4. （2024江苏盐城）芯片体积小，元件密集。当芯片中有电流通过时，由于芯片元件有______，不可避免地会产生热量，这种现象称为电流______效应。为了不影响芯片的性能，通常让散热部件与芯片紧密结合，来降低芯片的温度，这是通过______的方式改变芯片内能。
【答案】 电阻 热 热传递
【解析】由于芯片原件有电阻，电流通过导体时，导体发热是电能转化为内能，这种现象叫电流的热效应。
散热部件与芯片紧密接触，热量通过热传递的方式传递给散热部件，从而起到降温作用。
