1、高考资源网（） 您身边的高考专家第六节电流的热效应1.了解电流的热效应跟哪些因素有关2.了解焦耳定律的内容、公式、单位，能够用焦耳定律解决一些实际问题(重点难点)3.了解白炽灯的发光原理, 学生用书P17)一、电阻与电流的热效应1电流的热效应： 电流通过导体时能使导体的温度升高，电能变成内能2影响电流热效应的因素：通过研究导体通电时的发热规律这一实验可知电流热效应与导体中的电流、导体电阻、通电时间有关3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、导体的电阻、通电时间成正比(2)公式：QI2Rt，单位：焦耳，符号：J.(3)应用：制成各种电热器，如电热水器、电熨斗、电热毯、保险丝
2、等4热功率：在物理学中，把电热器在单位时间内消耗的电能叫做热功率公式：PQ/tI2R，单位：瓦，符号：W.5额定功率：额定功率是指用电器正常工作时的功率，这时加在用电器两端的电压叫额定电压，通过用电器的电流叫额定电流，电动机、电灯泡的铭牌上都标有它们的额定功率1电流通过电动机和白炽灯时的电功率和热功率相同吗？提示：不一定电流通过电动机时，电能主要转化成机械能，只有一部分转化成内能，这时电功率大于热功率电流通过白炽灯时，电能全部转化成内能，这时电功率等于热功率二、白炽灯1白炽灯的工作原理：白炽灯利用的是电流的热效应，使通电的金属丝温度升高，达到白热，从而发光2电灯的发明：以美国发明家爱迪生为代表
3、的一批发明家，发明和改进了电灯220 W的白炽灯和100 W的白炽灯正常工作时谁的电阻大？提示：普通白炽灯的额定电压是一样的，它们工作时的电功率等于热功率，即PUII2R.由电压相同可知，100 W的白炽灯灯丝电阻小对焦耳定律和热功率的理解学生用书P181焦耳定律是一个实验定律，它是经过大量实验总结出来的，它适用于任何电路中的电流产生热量的计算2对焦耳定律公式QI2Rt的理解在电流和电阻一定时，热量与时间成正比；在电阻和时间一定时，热量与电流的平方成正比；在电流和时间一定时，热量与电阻成正比3应用时不论什么电路，其热量都可以用QI2Rt来计算，热功率都可用PI2R来计算只有在纯电阻电路中计算热
4、量时才能使用QIUt和Q，热功率才能使用PIU和P.(1)焦耳定律是计算电热的定律，由此可以求解热功率， 而非电功率(2)只要有电阻，电流通过导体时就会产生电热，其电热的多少都可以用焦耳定律求解电炉通电后，电炉丝热得发红，而跟电炉连接的铜导线却不那么热，这是因为()A通过铜导线的电流小，所以它消耗的电能也较少B电炉丝和铜导线消耗的电能相同，但铜导线散热快，所以就不那么热C通过电炉丝的电流大，所以它消耗的电能较多D铜导线电阻较小，所以它消耗的电能较少审题指导 解答本题应从以下两点思考：(1)发热的多少取决于什么因素；(2)电炉丝和铜导线决定发热的因素中相同的是什么，不同的是什么解析电炉丝和铜导线
5、是串联关系，故通过电炉丝的电流与通过铜导线的电流大小相等，电炉丝和铜导线在电学性能上的差别在于：前者的电阻大，后者的电阻很小，根据电流通过电阻发热的公式QI2Rt，在电流相同条件下，相同的时间内，电炉丝的发热量比铜导线上的发热量大得多因此我们看到电炉通电后，电炉丝热得发红而与之相连的铜导线却不那么热答案D1通过电阻R的电流强度为I时，在t时间内产生的热量为Q；若电阻为2R，电流强度为，则在t时间内产生的热量为()A4QB2QC D解析：选C.根据焦耳定律QI2Rt，Q2RtQ，选项C正确纯电阻电路和非纯电阻电路学生用书P191所谓纯电阻电路，就是电路消耗的电能全部转化为内能的电路，则有：WQ，
6、即有IUtI2Rt，进而得出UIR.所以欧姆定律适用于纯电阻电路计算该电路消耗电能的公式和计算在相同时间内产热的公式是相同的，可为：WUItI2Rtt.同理可得，电功率和电热功率关系为：PUII2R.2所谓非纯电阻电路，就是电路消耗的电能只有一部分转化为内能，另一部分转化为其他形式的能，则有：WQ.即有UItI2Rt，进而得出：UIR，所以欧姆定律不适用于非纯电阻电路所以计算该电路消耗电能的公式只能是WUIt；计算在相同时间内产热的公式只能用QI2Rt.而公式WUItI2Rtt不再成立3分析非纯电阻电路时，要特别注意从能量角度出发去分析，只有能量关系清楚了，再代入计算各能量的公式，才能解决问题
7、例如：电动机电路其能量转化关系为：电能(W)内能(Q)机械能(E)；电解槽电路其能量转化关系为：电能(W)内能(Q)化学能(E)电功等于一段电路中电能转化为其他形式能过程中的总能量，电热是这段电路中电能转化为其他形式能中转化为内能的部分如图所示，灯L上标有200 W，电动机上标有2 000 W，在A、B两端加上220 V电压时，灯和电动机均正常工作，求电灯正常工作时的电阻思路点拨 解答本题的关键是判断各部分是纯电阻电路还是非纯电阻电路解析A、B间总电流为I，A、B间总电压U220 V，A、B间消耗的总功率P200 W2 000 W2 200 W由PUI得I A10 A由ILI，PLIR得R 2
8、 .答案2 从能量守恒的角度分析，对于任何一个电路，各部分消耗功率之和等于该电路消耗的总功率，本题应用了该结论和串联电路上电流相等的特点解答注意电动机是非纯电阻，和电灯串联后，电压分配和功率分配与电阻无正比关系，不能用比例法解答 2下列对焦耳定律的理解，正确的是()A任何情况下都可以用电功WUIt代替电热QI2RtB任何情况下都不可以用电功WUIt代替电热QI2RtC计算纯电阻产生的热量时，可以用电功WUIt代替电热QI2RtD计算电动机产生的热量时，不可以使用公式QI2Rt解析：选C.用电功WUIt代替电热QI2Rt的前提是对于由白炽灯、电炉等组成的纯电阻电路，对于含电动机、电风扇等电器的非
9、纯电阻电路，电功WUIt大于电热QI2Rt，对于任何电路都可以用QI2Rt计算电热故选项A、B、D错误，C正确电功、电功率、电热的综合应用学生用书P20下表所示为某品牌电热水器的铭牌信息，由表中信息可计算出该热水器正常工作时的电流约为多少安？利用该热水器将一满桶水由25 加热到65 需要多长时间？(已知水的密度是1103 kg/m3，比热容是c4 200 J/(kg)，设加热效率为80%)型号FCDJTHQ860额定电压220 V容积60 L额定频率50 Hz额定最高温度75 额定功率1 500 W防水等级IP4额定内压0.75 MPa加热效率等级A容器强度等级A24 h能耗等级A出厂编号/制
10、造日期GADTZ000000GB81A1022审题指导 提取表格中的有效信息是解题的关键，由PUI能求电流；由Q吸cmt结合能量守恒能求加热时间解析由表中信息可以读出，该热水器额定功率P1 500 W，额定电压U220 V，所以正常工作时的电流I A6.8 A由能量关系知Pt80%cmt其中P1 500 W，c4 200 J/(kg)，mV110360103 kg60 kg，t65 25 40 .代入数据解得：t8 400 s.答案6.8 A8 400 s(1)电流的热效应：电流通过导体时能使导体的温度升高，电能转化成内能，这就是电流的热效应(2)额定电压和额定功率用电器的额定功率是指用电器在
11、额定电压下的功率，这时用电器能安全有效地工作当电压不符合规定条件时，用电器的功率按实际的电压和电流来计算用电器上常标有“VW”，指的是用电器的额定电压和额定功率当电压未达到额定值时用电器一般不能正常工作，电压大于额定值时会烧毁用电器有些电路元件上标有“WA”，指的是这个元件的额定功率和允许通过的最大电流(3)对于电流通过时电能全部转化为内能的用电器，电能转化成内能的多少也可表示为Q，这个关系式表明，在电压相同的条件下，电能转化为内能跟导体的电阻成反比也就是说，在电压相同时，电阻较大的导体在一定时间内产生的热量较少 随堂检测 学生用书P201通电导体发热的规律是由下列哪位物理学家得出的()A欧姆
12、B焦耳C安培 D法拉第解析：选B.导体发热的规律是焦耳通过大量的实验总结得出的实验定律2对于电热的计算式适用于所有电路的是()AQUIt BQI2RtCQPt DQU2t/R解析：选B.焦耳定律QI2Rt是一个实验定律，是适用于所有电路的计算电热的公式，所以B正确3甲、乙两个完全相同的电炉分别接入两个电路中，工作时甲的电流是乙的2倍，下列说法正确的是()A甲的热功率是乙的2倍B甲的热功率是乙的4倍C若乙通电时间是甲的2倍，则它们产生的热量相同D因为甲、乙两个电炉完全相同，所以功率也相同解析：选B.由题知，甲、乙两个电炉的电阻相同，甲的电流是乙的2倍，由PI2R得，P甲4P乙4两根材料和长度都相
13、同的均匀电阻丝R1和R2，R1的横截面积较大，在它们上面用少许凡士林粘几根火柴棒，当它们串联在电源上后，若不计散热，则()AR1上的火柴棒先掉下来BR2上的火柴棒先掉下来CR1和R2上的火柴棒同时掉下来D无法判断哪根电阻丝上的火柴棒先掉下来解析：选B.两根电阻丝的材料和长度均相同，R1的横截面积较大，故R1的电阻较小，即R2R1；而两电阻丝串联在电源上，通过它们的电流相等，由焦耳定律QI2Rt知，电流相等，在时间一定的情况下，Q2Q1，又因不计散热，故R2上的火柴棒先掉下来5一只规格为“220 V1 000 W”的电炉，求：(1)它在正常工作时，通过电阻丝的电流；(2)如果实际电压为110 V
14、，则电炉工作时的实际功率为多大？解析：(1)由PUI得电炉正常工作时，通过电阻丝的电流I A4.55 A.(2)由P知电炉电阻丝的电阻值R 48.4 .所以电压为110 V时，电炉工作时的实际功率P W250 W.答案：(1)4.55 A(2)250 W课时作业 学生用书P79(单独成册)一、单项选择题1某电阻的阻值为5 ，通过的电流为2 A，则它在10 s的时间内产生的热量为()A100 J B200 JC20 J D2 J解析：选B.电阻在10 s的时间内产生的热量QI2Rt22510 J200 J，B正确2一台电动机输出功率是10 kW，这表明这台电动机正常工作时()A每秒钟消耗电能10
15、 kJB每秒钟对外做功10 kJC每秒钟对外做功10 JD每秒钟对外做功1 000 J解析：选B.电动机的输出功率10 kW为机械功率，每秒钟对外做功10 kJ，故B对，C、D错它的电功率将大于10 kW，所以每秒消耗电能大于10 kJ，故A错3把有一定长度的电炉丝的两端接到220 V的电路中，用它来煮沸一壶水，若把此电炉丝剪掉一部分后再接到同样的电路中，仍用它来煮沸一壶同样的水，则()A前者快 B后者快C二者一样快 D无法确定解析：选B.电源电压不变，炉丝剪掉一部分后电阻变小，由P知电功率增大如不考虑热损失，煮沸同一壶水所需热量Q不变，由t可知，电功率增大时间变短，所以B正确4把四个完全相同
16、的电阻A、B、C、D串联后接入电路，消耗的总功率为P，把它们并联后接入该电路，则消耗的总功率为()AP B4PC8P D16P解析：选D.设电源电压为U，每个电阻阻值为R，串联时，R总4R，并联时R总，由P得：P并P串161，所以P并16P，D对5有三个用电器，其中一个为“220 V60 W”的电风扇，一个为“220 V60 W”的白炽灯，另一个是“220 V60 W”的电热器，都在额定电压下工作相同的时间，比较这三个用电器产生的热量是()A电风扇最多 B白炽灯最多C电热器最多 D都一样解析：选C.三个用电器的电功率相同，工作相同的时间消耗的电能相同电风扇把电能大部分转化为机械能，只有一小部分
17、转化为内能；白炽灯把电能全部转化为内能，再有部分的内能转化为光能；电热器把电能全部转化为内能并全部以热量的形式放出所以A、B、D项错，只有C项对6电子产品制作车间里常常使用电烙铁焊接电阻器和电容器等零件，技术工人常将电烙铁和一个灯泡串联使用，灯泡还和一只开关并联，然后再接到市电上(如图所示)，下列说法正确的是()A开关接通时比开关断开时消耗的总电功率大B开关接通时，灯泡熄灭，只有电烙铁通电，可使消耗的电功率减小C开关断开时，灯泡发光，电烙铁也通电，消耗的总功率增大，但电烙铁发热较少D开关断开时，灯泡发光，可供在焊接时照明使用，消耗的总功率不变解析：选A.开关接通时，灯泡被短路，灯泡熄灭，电路的
18、总电阻变小，电路的总功率P变大，电烙铁的功率变大，A正确，B、C、D错误二、多项选择题7下列用电器的工作原理是直接利用电流的热效应的是()A电烙铁B电炉子C电磁炉 D微波炉解析：选AB.电烙铁、电炉子是电流通过电热丝而发热，是利用了电流的热效应，故A、B正确；电磁炉是利用交变电流产生交变的磁场，从而在锅体中产生涡流而发热；微波炉的工作原理是电流在微波管中产生了电磁波(微波)，微波使水分子高速振荡而加热食物，所以C、D错8对计算任何类型的用电器的电功率都适用的公式是()API2R BPU2/RCPUI DPW/t解析：选CD.D是定义式，C是通过定义式推导而得，而A、B都是通过欧姆定律推导，所以
19、A、B只适用于纯电阻电路，而不适用于非纯电阻电路9不考虑温度对电阻的影响，对一个“220 V40 W”的灯泡，下列说法正确的是()A接在110 V电路上时功率为20 WB接在110 V电路上时功率为10 WC接在440 V的电路上时的功率为160 WD接在220 V的电路上时的功率为40 W解析：选BD.灯泡标有“220 V40 W”，说明当灯泡两端加上额定电压220 V时，功率将达到额定功率40 W，所以D正确由P额得R 1 210 当电压U110 V时，P W10 W当电压U440 V时，超过额定电压一倍，所以灯泡会烧坏10一台电动机的线圈电阻与一只电炉的电阻相同，都通过相同的电流，在相同
20、的时间内()A电炉放热和电动机放热相等B电炉两端电压大于电动机两端电压C电炉两端电压等于电动机两端电压D电动机消耗的功率大于电炉的功率解析：选AD.由于电炉与电动机电阻相等，电流也相等，由QI2Rt得，相同时间内放热相等，A正确；由于电动机消耗的电能有一部分要对外做功，所以电动机消耗的功率大于电炉的功率，由P机U机I，P炉U炉I知，U机IU炉I，所以电动机两端的电压大于电炉两端的电压，因此B、C错，D正确三、非选择题11已知一个定值电阻标有“6 V9 W”字样，求：(1)定值电阻的阻值；(2)定值电阻在电压为2 V时的实际功率解析：由PU2/R可知RU2/P4 ，由于电阻是一定的，在2 V时P W1 W.答案：(1)4 (2)1 W12. 在如图所示的电路中，R12 ，R24 ，电压表示数为3 V求：(1)电阻R2上每分钟放出的热量；(2)电路上每分钟消耗的电能解析：(1)电路电流IU1/R13/2 A1.5 AQI2R2t1.52460 J540 J.(2)消耗的电能：WI2Rt1.52(24)60 J810 J.答案：(1)540 J(2)810 J高考资源网版权所有，侵权必究！
