學而優教有方第十六章電流做功與電功率素養目標課時16.4科學探究：電流的熱效應素養目標物理觀念1.概念電流的熱效應：電流通過導體時電能轉化為內能的現象。2.規律焦耳定律：電流通過導體產生的熱量跟電流的二次方成正比，跟導體的電阻成正比，通電時間成正比。科學探究在探究電流產生的熱量與哪些因素有關時，運用控制變量法設計實驗；實驗中還運用了轉換法，通過溫度計上升的示數來顯示電流產生熱量的多少。科學態度與責任了解焦耳定律的發現過程，學會利跟用能量守恒的思想解決問題。題型匯總：電流熱效應的利用、探究電流產生的熱量與哪些因素有關、電熱的計算。知識梳理知識梳理電流的熱效應1.電流的熱效應:電流通過導體時電能轉化為內能的現象叫做電流的熱效應。許多用電器接通電源后，都伴有熱現象發生。2.電流的熱效應在生活中的應用（1）電熱毯就是利用電流的熱效應制作的,通電后可以供人們取暖。（2）電燈在工作時把電能轉化為內能和光能，人們利用電燈來照明。（3）電爐子在工作時把電能轉化為內能，人們利用電爐子來燒水。實驗探究：電流產生的熱量與什么因素有關實驗探究一：探究電流產生的熱量與通電時間是否有關。實驗探究二：探究電流產生的熱量與電流大小是否有關。實驗探究三：探究電流產生的熱量與電阻大小是否有關。結論：在通電電流大小不變，通電時間相同的情況下，電阻越大，煤油的溫度越高，表明電阻越大，電流產生的熱量越多。焦耳定律1.內容：電流通過導體產生的熱量跟電流的二次方成正比，跟導體的電阻成正比，跟通電時間成正比。為了紀念焦耳，這一規律又被稱為焦耳定律。2.公式：3.單位：I——安，R——歐，t——秒，Q——焦。1J=1A2?Ω?s。理論推導：焦耳定律是焦耳在大量實驗基礎上歸納總結得出來的規律，還需要理論上的支持，我們能不能通過理論來推導出焦耳定律的數學表達式呢？思考：電流通過導體時，如果消耗電能全部轉化為熱即：Q＝WW=UIt，且U=IR∴Q=W=UIt=I2Rt∴通過理論推導，同樣得出了焦耳定律的數學表達式，達到理論和實踐的完美的統一。5.電流通過導體做功全部轉化為內能時熱量的計算方法：考點突破（1）Q=W；（2）Q=UIt；（3）Q=Pt；（4）；（5）。考點突破考點一電流的熱效應下列用電器中，主要利用電流熱效應工作的是(

)A.收音機 B.電視機 C.電飯鍋 D.電冰箱【答案】C

【解析】A.收音機利用電能轉化為聲能，故A不符合題意；

B.電視機主要是利用電能，將電能轉化為光能，故B不符合題意；

C.電飯鍋是將電能轉化為內能，且利用產生的內能工作的，故C符合題意；

D.電冰箱通過壓縮機制冷，而壓縮機將電能轉化為機械能，故D不符合題意。

例2.如圖所示是探究電流通過導體時產生熱量的多少與哪些因素有關的實驗裝置。兩個透明容器中密封著等量的空氣，通電一段時間后，右側U形管中液面高度差比左側的大。下列說法正確的是(

)A.左側容器中電阻絲的阻值比右側容器中的大

B.該裝置用來探究電流通過導體產生的熱量跟電流大小的關系

C.該裝置可以用來探究電流通過導體產生的熱量跟通電時間的關系

D.U形管中液面高度發生變化是因為形管中液體的熱脹冷縮造成的【答案】C

【解析】解：A、容器中的兩個電阻絲串聯，通過它們的電流I與通電時間t相同，由焦耳定律可知，左邊容器中的電阻小于右邊容器中的電阻，故A錯誤；

B、C、在裝置中，容器中的兩個電阻絲串聯，通過它們的電流I與通電時間t相同，左邊容器中的電阻與右邊容器中的電阻不同，所以實驗是為了探究電流產生的熱量與電阻大小的關系。只觀察其中一個U形管液面高度差的變化，來探究電流通過導體產生的熱量跟通電時間的關系，故B錯誤，C正確；

D、U形管中液面高度發生變化是因為透明容器中密封著等量空氣的熱脹冷縮造成的，故D錯誤。

考點二電流熱效應簡單計算例3.如圖所示電路中，電源電壓為15V且保持不變，R1和R2為定值電阻，R1=10Ω閉合開關S1，斷開開關S2，電流表示數I=0.3A求：

內電阻R1上產生的電熱；

電阻R2的阻值；

開關S1、S2都閉合時，電路的總功率。【答案】9J40Ω22.5W【解析】解：閉合開關，斷開開關，與串聯，電流表測電路中的電流，

則內電阻上產生的電熱：

；

閉合開關，斷開開關，與串聯，由可得，電路的總電阻：

，

因串聯電路中總電阻等于各分電阻之和，

所以，電阻的阻值：

；

開關、都閉合時，電路為的簡單電路，則電路的總功率：

．

答：內電阻上產生的電熱為；

電阻的阻值為；

開關、都閉合時，電路的總功率為。

分層提分分層提分題組A基礎過關練1.將規格都是“”的一臺電冰箱、一臺電風扇和一床電熱毯，分別接入同一家庭電路中，若通電時間相同，則下列說法正確的是(

)A.電冰箱產生的熱量最多 B.電風扇產生的熱量最多

C.電熱毯產生的熱量最多 D.三者產生的熱量一樣多【答案】C

【解析】解：接在家庭電路中，，

三種用電器的實際功率：；

又，用電器工作時間相等，

三種用電器消耗的電能相同；

電冰箱與電風扇工作時，主要把電能轉化為機械能，產生的熱量很小，

電熱毯工作時電熱絲產生熱量，把電能全部轉化為熱量；

產生熱量最多的是電熱毯。故選：。

甲圖是小燈泡和電阻的圖象。將小燈泡和電阻接入乙圖所示電路中，只閉合開關時，小燈泡的實際功率為，下列說法正確的是(

)A.只閉合開關S2時，小燈泡L的電阻為40Ω

B.再閉合開關S2時，電流表示數增加0.2A

C.再閉合開關S2時，電路總功率為1.0W

D.再閉合開關S2后，在1min內電阻R產生的熱量為2.4J【答案】B

【解析】解：A、由圖乙可知，只閉合時，該電路為只含有燈的簡單電路，電流表測電路中的電流；已知此時燈的實際功率為，由圖甲可知，此時燈的電流為，，

由可知此時小燈泡的電阻為：，故A錯誤；

B、由圖乙可知，閉合，再閉合時，該電路為和的并聯電路，電流表測干路電流；

由并聯電路的電壓特點可知電源電壓為：，則兩端的電壓為，

由圖甲可知，此時通過的電流為：，并聯電路中各個支路之間互不影響，因此電流表示數增加了，故B正確；

C、再閉合開關時，電路總電流為，則電路總功率為：，故C錯誤；

D、再閉合開關時，在內電阻產生的熱量為：，故D錯誤。下列說法正確的是(

)A.電荷的移動形成電流

B.電路中有電壓就一定有電流

C.把一根銅絲均勻拉長后電阻變小

D.長時間使用的手機發燙，是因為電流的熱效應【答案】D

【解析】A、電荷的定向移動形成電流，該說法中缺少“定向”二字，故

A

錯誤。

B、電路中有電壓時，要形成電流還必須保證電路是通路，故

B錯誤。

C、銅絲被均勻拉長之后，銅絲的橫截面積變小，長度變長，則銅絲的電阻增大，故C錯誤。

D、手機電路中的元件有電阻，長時間使用后，由于電流的熱效應會使得手機發熱，故D正確。題組B能力提升練4.如圖所示，為“探究電流通過導體時產生的熱量與什么因素有關”的實驗電路，兩密封容器內部盛有等量的空氣，以下說法正確的是(

)A.閉合開關S1、S2，通過三根電阻絲的電流相同

B.先閉合開關S1，再閉合開關S2，電流表示數保持不變

C.同時閉合開關S1和S2，可以比較電流通過導體時產生的熱量與電流的關系

D.閉合開關S2、S2一段時間后，右邊U形管內的液面高度差比左邊U形管的高【答案】C

【解析】解：、由圖可知，閉合開關、，右邊兩個電阻并聯然后與左邊電阻串聯，根據并聯電路電流的規律，通過左邊電阻的電流最大，故通過三根電阻絲的電流不相同，故A錯誤；

比較電流通過導體時產生的熱量與電流的關系，根據控制變量法，要控制通電時間和電阻大小相同，只改變電流的大小；

兩容器內部都為的電阻絲，通電時間相同，而通過兩電阻絲的電流不同，故同時閉合開關和，可以比較電流通過導體時產生的熱量與電流的關系根據轉換法，氣體吸熱越多，氣體膨脹程度越大，形管內的液面高度差越大，C正確；

因通過左邊容器內電阻絲的電流大于通過右邊容器內電阻絲的電流，通電時間也相同，根據可知，電流通過左邊電阻絲的電流產生的熱量多，根據轉換法，左邊形管內的液面高度差比右邊形管的高，D錯誤；

B、先閉合開關，兩容器內的電阻絲串聯，電流表測電路的電流；

當再閉合開關，右邊兩個電阻絲并聯后與左邊電阻絲串聯，電流表測干路的電流，由并聯電阻的規律

，右邊兩電阻絲并聯后電阻變小，根據串聯電阻的規律，電路的總電阻變小，由歐姆定律可知，電流表示數應變大，故B錯誤；

圖甲是小燈泡的電壓--電流圖象。將此燈泡與滑動變阻器串聯在電壓為的電路中(如圖乙)，閉合開關，移動滑片，當小燈泡的功率為時，(

)

A.電流表的示數為0.2A

B.滑動變阻器R接入電路中的電阻為15Ω

C.電路消耗的總功率為1.35W

D.10S內滑動變阻器R產生的熱量為13.5J【答案】C

【解析】A.當小燈泡的功率為時，根據圖甲可知，燈泡兩端的電壓為，通過燈泡的電流為，即電流表的示數為，故A錯誤；

B.根據串聯電路電壓的規律，變阻器兩端的電壓：，

由可得，滑動變阻器接入電路中的電阻：，故B錯誤；

C.電路消耗的總功率：，故C正確；

D.變阻器在內產生的熱量：，故D錯誤。

電爐絲通電一段時間后熱得發紅，而連接電爐絲的導線卻不怎么熱，這主要是因為(

)A.導線的絕緣皮隔熱 B.通過導線的電流小于通過電爐絲的電流

C.導線散熱比電爐絲快 D.導線的電阻遠小于電爐絲的電阻【答案】D

【解析】解：電爐絲與導線串聯，通過它們的電流I和通電時間t相等，

，，，

即電阻越大，相同時間內產生的熱量越多；而與散熱快慢、隔熱效果無關，故D正確，ABC錯誤。

題組C培優拔尖練6.如圖甲所示，電源電壓不變，將小燈泡和電阻接入電路中，只閉合開關S1時，小燈泡的實際功率為1W圖乙是小燈泡和電阻的圖象。下列說法中正確的是(

)A.只閉合開關S1時，L的電阻為10Ω

B.再閉合開關S2后，電路總功率為1.2W

C.再閉合開關S2后，電流表示數增加0.5A

D.再閉合開關S2后，在1min內電阻R產生的熱量是24J【答案】D

【解析】A.只閉合開關時，電路為小燈泡的簡單電路，此時小燈泡的實際功率為，

由圖象可知，當時，，其實際功率為：，

則電源的電壓，

由可得，小燈泡的電阻：，故A錯誤；

B.再閉合后，與并聯，電流表測干路電流，

因并聯電路中各支路兩端的電壓相等，

所以，兩端的電壓也為，由圖象可知，此時通過的電流為，

因并聯電路中干路電流等于各支路電流之和，

所以，干路電流為：，

電路總功率：，故B錯誤；

C.因并聯電路中各支路獨立工作、互不影響，

所以，再閉合開關后，通過的電流不變，

則電流表示數的增加量即為通過的電流，其大小為，故C錯誤；

D.再閉合開關后，在內電阻產生的熱量：，故D正確。

甲圖是小燈泡和電阻的圖象。將小燈泡和電阻接入乙圖所示電路中，只閉合開關時，小燈泡的實際功率為，下列說法正確的是(

)A.只閉合開關S1時，小燈泡L的電阻為40Ω

B.再閉合開關S2時，電流表示數增加0.2A

C.再閉合開關S2時，電路總功率為1.4W

D.再閉合開關S2后，在1min內電阻R產生的熱量為2.4J【答案】BC

【解析】解：A、由圖乙可知，只閉合時，該電路為只含有燈的簡單電路，電流表測電路中的電流；已知此時燈的實際功率為，由圖甲可知，此時燈的電流為，，

由可知此時小燈泡的電阻為：，故A錯誤；

B、由圖乙可知，閉合，再閉合時，該電路為和