1、第九单元第九单元 电功率电功率 生活用电生活用电第第 20 20 讲讲 焦耳定律焦耳定律目录特色分析特色分析一一考点整合梳理考点整合梳理二二中考命题剖析中考命题剖析三三焦耳定律属于电学的一个重焦耳定律属于电学的一个重 要知识点，它与其他要知识点，它与其他电学知识有着密切的联系。河北省近年来对该知识的电学知识有着密切的联系。河北省近年来对该知识的考查相对考查相对 其他电学知识来说较少，每年分值在其他电学知识来说较少，每年分值在0.51分，分，考查方式考查方式 一是在选择题（第一是在选择题（第10题）中题）中 考查有关利用电考查有关利用电流热效应的流热效应的 设备、焦耳定律的公式等基设备、焦耳定律
2、的公式等基 本知识，非常本知识，非常简单；二是在填空题（第简单；二是在填空题（第25题或题或26题）中题）中 考查有关利考查有关利用焦耳定律计算用焦耳定律计算 电热的问题，难度也不大。电热的问题，难度也不大。 预计预计2018年仍保持常态考查年仍保持常态考查 以上两点。以上两点。考点考点1 探究电流的热效应探究电流的热效应考点考点2 焦耳定律焦耳定律考点考点3 电热的利用和防止电热的利用和防止考点整合梳理考点整合梳理二二考点1 探究电流的热效应实验探究实验探究探究电流通过导体探究电流通过导体时产生的热量跟电时产生的热量跟电阻的关系阻的关系探究电流通过导体时探究电流通过导体时产生的热量跟电流的产
3、生的热量跟电流的关系关系实验装置实验装置探究方法探究方法转换法、控制变量法转换法、控制变量法设计方法设计方法通过两个通过两个U U形管中液面高度的变化判断电阻形管中液面高度的变化判断电阻产生热量的多少产生热量的多少设计设计方法方法电阻串联的目的是控制电电阻串联的目的是控制电流和通电时间相同流和通电时间相同将等大的电阻串联，然将等大的电阻串联，然后再将第三个电阻与其后再将第三个电阻与其中一个并联，目的是改中一个并联，目的是改变通过两容器中电阻的变通过两容器中电阻的_的大小的大小结论结论在电流、通电时间相同的在电流、通电时间相同的情况下，电阻越大，这个情况下，电阻越大，这个电阻产生的热量越多电阻产
4、生的热量越多在电阻、通电时间相同在电阻、通电时间相同的情况下，通过一个电的情况下，通过一个电阻的电流越大，这个电阻的电流越大，这个电阻产生的热量越多阻产生的热量越多补充补充若该实验用温度计和液体来做实验，应选煤油，因若该实验用温度计和液体来做实验，应选煤油，因为煤油的比热容较小；两烧瓶中煤油的初温和质量为煤油的比热容较小；两烧瓶中煤油的初温和质量要相同；通过观察温度计的示数来判断电阻产生热要相同；通过观察温度计的示数来判断电阻产生热量的多少量的多少续表续表电流电流 电流通过导体时，将电能转化为热能的现象叫电流电流通过导体时，将电能转化为热能的现象叫电流的热效应。电流的热效应是电流的普遍现象。的
5、热效应。电流的热效应是电流的普遍现象。提示提示考点2 焦耳定律内容内容电流通过导体产生的热量跟电流通过导体产生的热量跟_成成正比，跟正比，跟_成正比，跟成正比，跟_成正比成正比基本基本公式公式QI2Rt(普遍适用普遍适用)导出导出公式公式QWPtUItU2t/RI2Rt(纯电阻电路适用纯电阻电路适用)电流的二次方电流的二次方导体的电阻导体的电阻通电时间通电时间3.电热的利用电热的利用电热器电热器原理原理电流的电流的_效应效应组成组成主要结构：发热体主要结构：发热体优点优点清洁卫生，没有环境污染清洁卫生，没有环境污染效率效率_可以方便地控制和调节温度可以方便地控制和调节温度示例示例电饭煲、电烙铁
6、、电烤箱电饭煲、电烙铁、电烤箱考点3 电热的利用和防止热热高高2.电热的危害及防止电热的危害及防止保险丝利用电热将自身烧断，从而保护电路中的保险丝利用电热将自身烧断，从而保护电路中的导线不被烧坏，这里利用了导线不被烧坏，这里利用了“逆向思维逆向思维”。提示提示危害危害烧坏用电器烧坏用电器加速绝缘材料的老化加速绝缘材料的老化造成输送电能过程中电能损失造成输送电能过程中电能损失防止防止安装安装_安装散热片安装散热片安装安装_散热风扇散热风扇散热窗散热窗命题方向一命题方向一 电流的热效应电流的热效应命题方向二命题方向二 焦耳定律的基本计算焦耳定律的基本计算中考命题剖析中考命题剖析三三命题方向一 电流
7、的热效应考题考题1 (2017扬州扬州)如图如图20.1所示，下列用电器工作时，将电所示，下列用电器工作时，将电能全部转化为内能的是能全部转化为内能的是()A.电风扇电风扇 B.电水壶电水壶 C.电视机电视机 D.微波炉微波炉B【寻考法寻考法】本题考查的是有关电流的热效率的知识，一般与其本题考查的是有关电流的热效率的知识，一般与其他基础知识结合进行考查，多出现在河北理科综合他基础知识结合进行考查，多出现在河北理科综合卷的第卷的第10题，所占分值题，所占分值0.5分，难度不大。分，难度不大。【探解法探解法】在常见的家用电器中，电风扇主要是电能转化成机在常见的家用电器中，电风扇主要是电能转化成机械
8、能，电水壶主要是电能转化成内能，电视机主要械能，电水壶主要是电能转化成内能，电视机主要是电能转化为声能和光能，微波炉是应用电磁波工是电能转化为声能和光能，微波炉是应用电磁波工作的，故作的，故A、C、D均不符合题意，只有均不符合题意，只有B正确。正确。【点学法点学法】学习过程中要知道电流具有热效应，熟悉生活学习过程中要知道电流具有热效应，熟悉生活中常见的电器设备，多了解它们的工作原理。中常见的电器设备，多了解它们的工作原理。凡是将电能转化为内能来利用的设备，如电水凡是将电能转化为内能来利用的设备，如电水壶、电炉子、电暖气等，这些都利用了电流的壶、电炉子、电暖气等，这些都利用了电流的热效应。热效应
9、。变式变式1(2017长沙长沙)某品牌电炖锅有高温、低温两挡，它的内某品牌电炖锅有高温、低温两挡，它的内部简化电路图如图所示。当开关部简化电路图如图所示。当开关S1和和S2都闭合时，电炖都闭合时，电炖锅处于锅处于_(填填“高高”或或“低低”)温挡；用电炖锅炖汤温挡；用电炖锅炖汤是利用了电流的是利用了电流的_(填填“热效应热效应”或或“磁效磁效应应”)。高高热效应热效应【解析解析】由电路图可知，当开关由电路图可知，当开关S1、S2闭合闭合时，时，R1和和R2并联，因为电阻越并越并联，因为电阻越并越小，所以此时电路电阻最小，而电小，所以此时电路电阻最小，而电源电压一定，由源电压一定，由P 可知可知
10、，此时，此时电炖锅电功率最大，为高温挡；用电炖锅电功率最大，为高温挡；用电炖锅炖汤消耗电能转化为内能，电炖锅炖汤消耗电能转化为内能，利用了电流的热效应。利用了电流的热效应。2UR6考题考题2 (2017福建福建)如图如图20.2所示是某种电热保暖鞋的工作原理所示是某种电热保暖鞋的工作原理示意图。供电电压为示意图。供电电压为6 V，R1、R2的阻值分别为的阻值分别为3 、6 ，通过旋转扇形开关，通过旋转扇形开关S，接触不同触点，实现高、中、，接触不同触点，实现高、中、低三个挡位的转换。保暖鞋在低三个挡位的转换。保暖鞋在低温低温挡挡工作时的电功率是工作时的电功率是_W，它在它在高温挡工作高温挡工作
11、1 min产生的产生的热量热量是是_J。命题方向二 焦耳定律的基本计算1 080【探解法探解法】由电路图可知，开关由电路图可知，开关S接触接触ab两触点时，电路断路，两触点时，电路断路，电路的功率为电路的功率为0W；开关；开关S接触接触bc两触点时，电路两触点时，电路为为R2的简单电路，电路的电功率的简单电路，电路的电功率P1 6 W；开关；开关S接触接触cd两触点时，两触点时，R1与与R2并联，并联， 2226 V2 UR【寻考法寻考法】本题考查了电功率和电热的计算，应用到欧姆定律、本题考查了电功率和电热的计算，应用到欧姆定律、电功率和焦耳定律的知识。关于焦耳定律的考查，电功率和焦耳定律的知
12、识。关于焦耳定律的考查，中考中常会结合具有加热、保温中考中常会结合具有加热、保温(高挡、低挡高挡、低挡)的电的电器设备器设备(或电路或电路)进行考查，一般是计算电热、电功进行考查，一般是计算电热、电功率、电压电流等物理量，有时还会结合图象与动态率、电压电流等物理量，有时还会结合图象与动态电路进行命题。电路进行命题。由由 可得，电路的总电阻可得，电路的总电阻R 2 ，电路的电功率，电路的电功率P2 18 W；开关开关S接触接触de两个触点时，电路为两个触点时，电路为R1的简单电路，电路的简单电路，电路的电功率的电功率P3 12 W。综上可知，保暖鞋在。综上可知，保暖鞋在低温挡工作时的电功率低温挡
13、工作时的电功率6 W，高温挡的功率为，高温挡的功率为18 W，它，它的高温挡工作的高温挡工作1 min产生的热量：产生的热量：QWP2t18 W60 s1 080 J。12111RRR1212R RRR3 6 3 6 226 V2 UR 2216 V3 UR【规律方法小结规律方法小结】公式拓展：当一个电路是纯电阻电路时，公式拓展：当一个电路是纯电阻电路时，电热的计算公式可以拓展到：电热的计算公式可以拓展到：QUItI2Rt tPt；电功率的计算公式可以拓展到：；电功率的计算公式可以拓展到：PUII2R ，但一定要注意这些拓展公式只适，但一定要注意这些拓展公式只适用于纯电阻电路。用于纯电阻电路。
14、(纯电阻电路就是将电能全部纯电阻电路就是将电能全部转化成内能的电路，例如电炉子、电饭锅等转化成内能的电路，例如电炉子、电饭锅等)。2UR2UR【点学法点学法】熟记焦耳定律的内容和计算公式，了解多挡电热熟记焦耳定律的内容和计算公式，了解多挡电热设备，学会辨识高温挡和低温挡所涉及的电路设备，学会辨识高温挡和低温挡所涉及的电路形式。形式。变式变式2 (2017兰州兰州)如图甲所示的电路图中，电源电压保持不如图甲所示的电路图中，电源电压保持不变。闭合开关，将变阻器滑片从一端移动到另一端的变。闭合开关，将变阻器滑片从一端移动到另一端的过程中，两只电压表与电流表示数的变化关系图象如过程中，两只电压表与电流
15、表示数的变化关系图象如图乙所示，则电源电压为图乙所示，则电源电压为_V，滑片移至最左，滑片移至最左端时端时10 s内内电流通过电流通过R1产生的热量为产生的热量为_J。156【解析解析】由电路图可知，电阻由电路图可知，电阻R1、电阻、电阻R2、滑动变阻器串联、滑动变阻器串联在电路中，电压表在电路中，电压表V1测量测量R2两端的电压，电压表两端的电压，电压表V2测量测量R2和变阻器两端的总电压，电流表测量电和变阻器两端的总电压，电流表测量电路中的电流。当滑片向右移动时，滑动变阻器连路中的电流。当滑片向右移动时，滑动变阻器连入的电阻变小，电路中的总电阻变小，由入的电阻变小，电路中的总电阻变小，由I
16、 可知可知，电路中的电流变大，由，电路中的电流变大，由UIR可知，可知，R1和和R2两端的电压变大，因串联电路中电源电压等两端的电压变大，因串联电路中电源电压等于各用电器电压之和，所以电压表于各用电器电压之和，所以电压表V2的示数变小，的示数变小，结合图乙可知，图象上半部分为电压表结合图乙可知，图象上半部分为电压表V2示数变示数变化图线，下半部分为电压表化图线，下半部分为电压表V1示数变化图线示数变化图线；UR当滑片移至最右端时，两电压表均测当滑片移至最右端时，两电压表均测R2两端的电压，两端的电压，电路中的电流最大为电路中的电流最大为I0.6 A，UV16 V，因串联电路因串联电路中电源电压
17、等于各用电器电压之和，所以电源的电压：中电源电压等于各用电器电压之和，所以电源的电压：U UV1 U16 V0.6 AR1，当滑片位于最左端时，电压表当滑片位于最左端时，电压表V2的示数的示数(R2和变阻和变阻器两端的电压器两端的电压) UV2 12 V时，电路中的电流时，电路中的电流I0.2 A，则电源电压：则电源电压：U UV2 U112 V0.2 AR1，因电源电压不变，则由因电源电压不变，则由可得：可得：R115 ，U15 V，滑片移至最左端时滑片移至最左端时10 S内电流通过内电流通过R1产生的热量：产生的热量：Q1(I)2R1t(0.2 A)215 10 S6 J。备选题库备选题库
18、3-1 （2017益阳益阳)如图所示的电路中，定值电阻如图所示的电路中，定值电阻R1=150 、R2=300 。闭合开关。闭合开关S后，电流表后，电流表A2的示数为的示数为5 mA。求：求：（1）电阻）电阻R1两端的电压为多少？两端的电压为多少？（2）电流表）电流表A1的示数为多少？的示数为多少？（3）电路工作）电路工作5 min，R1产生的焦耳热是多少产生的焦耳热是多少？(第第3-1题图题图)（2）通过）通过R1的电流：的电流：I1= =0.01 A =10 mA，因，因并联电路中干路电流等于各支路电流之和，所以，并联电路中干路电流等于各支路电流之和，所以，电流表电流表A1的示数：的示数：I
19、=I1+I2=10 mA+5 mA=15 mA；（3）电路工作）电路工作5min，R1产生的焦耳热：产生的焦耳热：Q1=I12R1t=（0.01 A）2150 560 s=4.5 J。121.5V150UU 备选题库备选题库3-2 （2017龙岩龙岩) 10 的电阻的电阻R1和和5 的电阻的电阻R2串联串联接在一电源中，通电接在一电源中，通电1 min电阻电阻R1产生的热量是产生的热量是600 J。求：（求：（1）通过）通过R1的电流的电流I1；（2）加在）加在R2两端的电压两端的电压U2。解：（解：（1）根据焦耳定律）根据焦耳定律Q=I2Rt可得：可得：I1= =1 A；（2）R1与与R2串联，根据串联电路电流处处相等的特点串联，根据串联电路电流处处相等的特点可知：可知：I2=I1=1 A。由由I= 得：得：U2=I2R2=1 A5 =5 V。116000 J10 60 sQR tUR请翻到请翻到“活页提升练活页提升练”P215216，完成，完成 “分层提升训练分层提升训练”
