第4節焦耳定律第十八章電功率基礎夯實

電流的熱效應1.【新課標·物理觀念】(2024山東菏澤中考)下列家用電器,利

用電流的熱效應工作的是()A.電冰箱

B.洗衣機C.電腦

D.電飯煲

D

解析四個選項中利用電流熱效應工作的是電飯煲,故選D。總結歸納

電流的熱效應:電流通過導體時電能轉化成內能,這種現象叫作電流的熱效應。生活中許多地方都要利用到電熱,家里的電熱水器、電飯煲、電熨斗,養雞場的電熱孵化器,都是利用電熱的例子。2.(2024江蘇鹽城中考)芯片體積小,元件密集。當芯片中有電

流通過時,由于芯片元件有_______,不可避免地會產生熱量,

這種現象稱為電流的______效應。為了不影響芯片的性能,

通常讓散熱部件與芯片緊密結合,來降低芯片的溫度,這是通

過________的方式改變芯片內能。熱傳遞

熱

電阻

解析由于芯片元件有電阻,電流通過芯片時,芯片發熱將電

能轉化為內能,這種現象叫電流的熱效應;芯片與散熱部件緊

密接觸,通過熱傳遞的方式將熱量傳遞給散熱部件,起到降溫

作用。3.【新課標·科學探究】(2025北京北師大實驗中學月考)探究

“電流通過導體產生的熱量Q跟哪些因素有關”的實驗電路

如圖所示。甲、乙、丙為三只規格相同的燒瓶,其中裝有質

量相同的煤油,燒瓶中電阻絲的阻值R甲=R丙<R乙。請你觀察圖

中所示實驗電路,應用所學知識回答下列問題:

(1)若探究電流通過導體產生的熱量Q與電阻R的關系,應控制

的變量是通電時間和_______,自變量是_______。實驗過

程中,根據燒瓶內溫度計的___________(選填“示數”或示數升高量

電阻

電流

“示數升高量”),比較燒瓶甲和燒瓶______中電阻絲放熱的

多少。在此過程中主要利用了_______法和_________法

來研究物理問題。(2)利用圖中所示的實驗電路,還可以探究電流通過導體產生

的熱量Q跟_________是否有關。電流大小

控制變量

轉換

乙

解析

(1)探究電流通過導體產生的熱量與電阻大小的關系,

應控制通電時間和電流相同,改變電阻,故自變量是電阻,利用

了控制變量法。實驗中,通過溫度計示數的變化即示數升高

量來比較燒瓶甲和燒瓶乙中電阻絲放熱多少,利用了轉換

法。(2)甲、丙中電阻阻值相同,同時閉合開關S1、S2,通電時

間相同,電流不同,通過觀察燒瓶甲、丙中溫度計示數的變化

量可以探究電流通過導體產生的熱量跟電流的大小是否有關。

焦耳定律4.【新特色·安全與健康】(2023廣西中考)小明家連接插線板

的導線折斷后,他把兩根導線擰在一起繼續使用,用久后發現

連接處容易發熱,其主要原因是連接處()A.電阻變小

B.電流比別處電流小C.電阻變大

D.電流比別處電流大

C

解析連接插線板的導線折斷后,小明把兩根導線擰在一起

繼續使用,導線相互連接處因接觸不良,導致該處的電阻較大,

根據公式Q=I2Rt可知,在電流、通電時間相同時,產生的熱量較多,往往比別處更容易發熱。5.(2024黑龍江牡丹江中考)兩個電阻串聯在電路中,R1=10Ω,R2=20Ω。R1兩端的電壓為1V,通過R1的電流為_______A,R2兩

端的電壓為______V,通電5min,R1上產生的熱量為______J。

30

2

0.1

解析通過R1的電流I1=

=

=0.1A;因串聯電路中各處電流相等,所以,R2兩端的電壓U2=I2R2=I1R2=0.1A×20Ω=2V;通電

5min,R1上產生的熱量為Q=

R1t=(0.1A)2×10Ω×5×60s=30J。

電熱的利用和防止6.【新特色·安全與健康】(2024陜西西安蓮湖期末)電流的熱

效應在生產和生活中被廣泛應用,但有時它也會給我們帶來

危害。下列事例中屬于防止電熱危害的是()A.電腦使用微型風扇散熱B.用電熨斗熨衣服C.冬天用電暖器取暖D.用電熱水壺燒水

A

解析電腦使用微型風扇散熱,是防止電熱帶來危害;電熨

斗、電暖器、電熱水壺都是利用電流的熱效應工作的,故

選A。能力提升7.【新課標·物理觀念】(2025福建福州一中月考,★★☆)將規

格都是“220V

150W”的一臺電風扇、一臺電視機和一

只電烙鐵分別接入家庭電路中,正常工作相同時間,以下說法

正確的是()A.三個用電器均將電能全部轉化為內能B.電烙鐵消耗電能最快C.三個用電器消耗的電能一樣多

C

D.三個用電器產生的熱量相等解析電風扇、電視機工作時,其消耗的電能主要轉化為機

械能或光能和聲能,故A錯誤;三個用電器都是正常工作,實際

功率等于額定功率,消耗電能一樣快,故B錯誤;三個用電器都

在額定電壓下工作,實際功率相同都是150W,由W=Pt可知,相

同時間內三個用電器消耗的電能一樣多,故C正確;電烙鐵工

作時,電能主要轉化為內能,且相同時間內三個用電器消耗的

電能相同,因此相同時間內,電烙鐵產生的熱量最多,故D錯

誤。故選C。8.【新課標·科學探究】(2025河南省實驗中學月考,★★☆)如

圖所示是探究“電流通過導體產生熱量的多少與什么因素有

關”的實驗裝置,兩個相同透明容器中密封著等量的空氣和

電阻絲R1、R2,其中R1=5Ω,R2=R3=10Ω。下列說法正確的是

()

B

A.閉合S1和S2,可以探究電流通過導體產生的熱量與電流的關系B.只閉合S1,可以探究電流通過導體產生的熱量與電阻的關系C.閉合S1和S2,左側U形管內液柱的高度差和右側的高度差一樣D.閉合S1和S2,將圖中R3放入右側密閉容器里,左側U形管內液

柱的高度差大解析閉合S1和S2,R1在干路上,R2在支路上,兩容器內電流與

電阻均不同,根據控制變量法,不能探究電流通過導體產生的

熱量與電流的關系,故A錯誤;只閉合S1,R1與R2串聯,電流與通

電時間相同,根據控制變量法,能探究電流通過導體產生的熱

量與電阻的關系,故B正確;閉合S1和S2,R1在干路上,R2在支路

上,R1中的電流是R2中的2倍,即I1=2I2,相同時間左側密閉容器

內與右側密閉容器內產生的熱量之比為

=

=

=

,故左側U形管內液柱的高度差比右側的高度差大,故C錯誤;閉合S1和S2,將圖中R3放入右側密閉容器里,兩

容器內電流相同,右側容器內兩電阻并聯,其總電阻為R=

×10

Ω=5Ω=R1,即兩側容器內電阻也相等,相同時間內產生的熱量相同,故左、右兩側U形管內液柱的高度差相同,故D錯誤。故選B。9.【新課標·科學思維】(2024四川廣安中考,★★★)如圖所

示,電源電壓恒定不變,甲、乙為兩只相同的電表。當開關S1

閉合、S2斷開時,甲、乙兩電表示數之比為5∶3,則兩電表均

為________(選填“電壓表”或“電流表”)。一段時間后,

電阻R1產生的熱量為Q1;現同時更換兩電表種類,并調整開關

狀態,使兩電表均有正常示數,經過相同的時間,電阻R1產生的

熱量為Q2,則Q1∶Q2為____________。

25∶9

電流表

解析電源電壓恒定不變,甲、乙為兩只相同的電表。當開

關S1閉合、S2斷開時,甲、乙兩電表示數之比為5∶3,此時甲

串聯在電路中,則兩電表是電流表,兩電阻并聯,甲測干路電流,

乙測通過R2的電流,根據并聯電路的電流特點可知,通過兩電

阻的電流之比為I1∶I2=(I甲-I乙)∶I乙=(5-3)∶3=2∶3,根據并聯

電路的分流規律可得,R1∶R2=I2∶I1=3∶2,一段時間后電阻R1

產生的熱量為Q1=

t;同時更換兩電表種類,并調整開關狀態,使兩電表均有正常示數,則開關S1、S2閉合,兩電阻串聯,由串聯電路的分壓規律知,U1∶U2=R1∶R2=3∶2,則U1=

U,電阻R1產生的熱量為Q2=

t,則Q1∶Q2=

t∶

t=25∶9。素養提優10.(2025山東龍口期中)閱讀短文,回答問題。

電熱膜是一種新型的電熱器件,如圖所示是一種常見的電熱膜。電熱膜是在絕緣的聚酯薄膜表面,經過特殊工藝加工形成的一條條薄的導電墨線,導電墨線兩端與金屬導線相連,形成網狀結構,其內部結構如圖甲所示。電熱膜通電工作時沒

有發紅、熾熱現象產生,所以電熱膜本身溫度并不太高,不易

氧化,使用壽命長。在制造電熱膜時,會出現不同區域導電墨線厚度不均勻的現象,導電墨線電阻隨溫度變化的關系如圖

乙所示,這種溫度特性的優點是它不會因厚度不均勻而出現嚴重發熱不均、局部過熱的現象,這是電熱絲所不具備的,它

保證了電熱膜各處的溫度均勻。(1)電熱膜取暖器工作時,利用了電流的______效應,如圖甲所

示電熱膜電路,導電墨線的連接方式是______聯。(2)某根導電墨線的局部導電材料脫落,如圖丙C部分,這根導并

熱

電墨線的電阻_______(選填“變大”“變小”或“不變”)。(3)電熱膜不會因厚度不均而出現局部過熱的現象,原因是導

電墨線電阻隨溫度的升高而增大,溫度高時發熱功率_______

(選填“增大”“減小”或“不變”)。減小變大

(4)市場售賣的電熱膜額定電壓是220V,房間取暖電熱膜每平方米功率為220瓦,某家庭裝修時考慮用電熱膜為房間取暖,如果鋪設面積為15m2,則正常通電工作兩小時消耗電能______kW·h。

6.6

解析

(1)電熱膜取暖器工作時,利用了電流的熱效應;由圖可

知,每根導電墨線互不影響,是并聯的;(2)某根導