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《探究影响电热的因素——焦耳定律》考点+训练

焦耳定律是继电功、电功率后的一节内容，是对电学的一个深入学习，通过焦耳定律的学习使电学和日常生活中电热的利用和防止结合起来，体现了物理的实用价值，同时也为后面学习安安全用电奠定了基础。焦耳定律是电学中重要的物理定律，它是能量守恒定律在电能和内能转换中的体现。

1.电流的热效应：电流通过导体时将电能转化成内能的现象。
2.探究过程：
（1）实验装置及原理：
实验
装置



原理 通过U型管液面高度大的变化来显示产生热量的多少 通过气球膨胀程度的大小来显示产生热量的多少 通过煤油里温度计示数升高的多少来显示产生热量的多少
（2）使用煤油的原因：煤油比热容小，吸收相同热量时温度升高得多，现象明显；煤油是绝缘体，不导电。
（3）探究方法：控制变量法、转换法。
（4）设计实验：
①探究“电热与电阻关系”时，应控制电流、通电时间相同，将阻值不同的两电阻串联，如图：

②探究“电热与电流关系”时，应控制电阻、通电时间相同，可将相同阻值的两电阻分别放在并联电路的干路和支路上，如图：

③探究“电热与通电时间的关系”时，应控制电流、电阻相同，观察一个电阻电热与通电时间的关系。
（5）结论: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。数学表达式：Q=I2Rt。
（6）交流反思：
①被加热物质的种类、质量、初温均相同。
②多次测量的目的是避免偶然因素对实验结论的影响，得到普遍规律。
③在实验中发现U形管两侧液面高度不变，原因可能是电路存在断路故障或U形管气密性不好。
3.对公式Q=I2Rt的理解：
（1）各物理量对于同一个导体或同一段电路；
（2）该公式对于所有电路都是适用的；
（3）对于电饭锅、电热水器等电热类用电器，它们在工作时把电能全部转化为内能，其所在的电路属于纯电阻电路，在这样的电路中，由Q=I2Rt可以推导出：Q=UIt、 、Q=Pt，利用它们也可以计算电热；在非纯电阻电路中，电能只能部分转化为内能（如电路中含电动机等），电热的计算只能用Q=I2Rt计算，计算消耗的电能只能用W=UIt，此类电路中欧姆定律不再成立，W-Q的数值就是转化为其他形式的多少。
4.电热的利用——电热器
原理 电流的热效应
组成 主要组成部分——发热体，发热体是由电阻率大、熔点高的合金丝绕在绝缘体材料上做成的。
优点 　①清洁卫生；②热效率高；③可以方便地控制和调节温度
举例 　电炉、电饭锅、电热毯等
5.电热的防止：利用散热窗、散热片、风扇等方法加快散热。

一、中考题型分析：
焦耳定律是初中阶段一个重要的电学电路，在中考中经常考到，主要有选择、填空、实验和计算题型，由以实验和计算为主，实验主要考查实验的设计、原理、实验方法、器材的选择、结论等，有时还会与探究物质的比热容相接合考查，难度中等，占5—6分左右；计算题主要考查电热的计算，比较简单，2—3分左右。
二、典例精析
★考点一：焦耳定律实验：
◆典例一：（2019·乐山）如图所示为探究“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R1、R2串联在电路中，且R1
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R1的电流大于R2的电流
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
◆典例二：（2019·东营)如图所示，物理实验小组探究“电流通过导体产生热量的多少与什么因素有关”的实验装置。两个透明容器中封闭着等量的空气，且都有一段电阻丝。将透明容器与U形管相连，接入电路。

（1）组装之前，U形管内注入适量红墨水，U形管__ __(填“属于”或“不属于”)连通器。
（2）图甲是探究在通电时间和__ __相同的情况下，导体产生的热量与__ __大小是否有关的装置。
（3）实验中通过观察__ __的变化来反映密闭容器中空气温度的变化，在研究许多物理问题时都会用到这种方法，下列研究实例采用的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．扩散现象表明分子在不停地做无规则运动
（4）如图乙所示，电流表的示数为____A，在这种情况下，右侧容器中定值电阻在10s内产生的热量是____J。
（5）某实验小组发现通电一段时间后，其中一个U形管中的液面高度几乎不变，发生此现象的原因可能是_ 。
★考点二：焦耳定律的应用——电热的计算：
◆典例一：（2019·长沙）如图，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。两容器中的电阻丝串联起来接到电源两端，小海用此电路来探究电流通过导体时产生的热量跟什么因素有关。由图可知，在电流大小和通电时间相等的情况下，电阻越大，这个电阻产生的热量越　 　；若通过电阻的电流为0.5A，通电10s，阻值为10Ω的电阻产生的热量是　 　J。

◆典例二：（2019·重庆A）如图所示，电源电压恒定，电阻R1为20Ω，R2为10Ω，闭合开关S，电流表A1、A2的示数分别为0.9A和0.6A。求：

（1）通过R1的电流；
（2）通电10秒电阻R2产生的电热。

1、（2019·北京））下列用电器中，利用电流热效应工作的是（　　）
A．计算器 B．电热水壶 C．收音机 D．电冰箱
2、（2019·自贡）把一个标有“10V 3W”的小灯泡和定值电阻R串联后接在电压为12V的电源上(如图所示),小灯泡恰能正常工作。该电路工作10s定值电阻产生的热量是( )